DE19811732A1 - Plastic micro-titration plate with biomolecular coating inside cavities, forming part of biomolecule detection kit - Google Patents
Plastic micro-titration plate with biomolecular coating inside cavities, forming part of biomolecule detection kitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Mikrotiterplatte nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Nachweis von Molekülen, insbesondere Biomolekülen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a microtiter plate according to the Oberbe handle of claim 1. It also relates to a method for Detection of molecules, especially biomolecules, after Preamble of claim 10.
Eine solche Mikrotiterplatte wird beispielsweise von der Fir ma Boehringer Mannheim GmbH, unter der Bezeichnung "Streptavidin-coated Microtiter Plates, nuclease free No. 1 768 000" vertrieben. Innerhalb der Kavitäten ist eine Streptavidin- oder Avidinbeschichtung vorgesehen. An diese Beschichtung kann zur Durchführung einer Nachweisreaktion ein spezifisches Biomolekül, z. B. ein Antikörper, gebunden wer den. Damit eignet sich die Mikrotiterplatte z. B. zum Nachweis eines spezifischen Antigens.Such a microtiter plate is for example from Fir ma Boehringer Mannheim GmbH, under the name "Streptavidin-coated microtiter plates, nuclease free No. 1 768 000 ". Inside the cavities is one Streptavidin or avidin coating provided. To this Coating can be used to perform a detection reaction specific biomolecule, e.g. B. an antibody bound who the. The microtiter plate is therefore suitable for. B. for proof of a specific antigen.
Eine solche Mikrotiterplatte kann auch zum Nachweis von mit tels der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) oder Ligase-Ket tenreaktion (LCR) hergestellten Produkten benutzt werden. In diesem Fall wird an diese Beschichtung eine mit einem bio tinylierten Primer amplifizierte Probe gebunden. Die Proben lösung wird entfernt und die Beschichtung gewaschen. An schließend wird ein weiteres Reagenz mit der gebundenen Probe in Kontakt gebracht, mit dem mittels einer Farbreaktion die Bindung nachweisbar ist.Such a microtiter plate can also be used to detect means of the polymerase chain reaction (PCR) or ligase ket tenreaction (LCR) products. In this case, a bio tinylated primer amplified sample bound. The samples solution is removed and the coating is washed. On finally another reagent with the bound sample brought into contact with which by means of a color reaction Binding is detectable.
Insbesondere im Hinblick auf den Nachweis von PCR- oder LCR-Pro dukten ist das vorgenannte Verfahren sowie die bekannte Mikrotiterplatte nachteilig. Aufgrund mangelnder Temperatur beständigkeit der Beschichtung ist es erforderlich, die Probe in einem unbeschichteten Behälter zu amplifizieren und danach in die Kavitäten der Mikrotiterplatte zu überführen. Weiter ist es erforderlich die Probenlösung zu entfernen und die Be schichtung anschließend zu waschen. Die Schritte des Überfüh rens, Entfernens und Waschens bergen ein Kontaminationsrisi ko. Sie sind zeit- und kostenaufwendig.Especially with regard to the detection of PCR or LCR-Pro products is the aforementioned method and the known Adverse microtiter plate. Due to lack of temperature Resistance of the coating requires the sample amplify in an uncoated container and afterwards transfer into the cavities of the microtiter plate. Further it is necessary to remove the sample solution and the loading Wash the layer afterwards. The steps of the transfer Rens, removal and washing pose a risk of contamination knockout They are time and cost consuming.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere sollen eine Mikroti terplatte und ein Verfahren zum Nachweis von Biomolekülen an gegeben werden, mit denen ein einfacher und schneller Nach weis von PCR- oder LCR-Produkten möglich ist.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art of technology to eliminate. In particular, a microti terplatte and a method for the detection of biomolecules be given with which a simple and quick after of PCR or LCR products is possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 und 11 bis 25.This object is achieved by the features of claims 1 and 10 solved. Appropriate embodiments of the invention result from the features of claims 2 to 9 and 11 to 25.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Beschichtung kovalent an die Kunststoffoberfläche gebundene Oligonukleotide auf. Eine sol che Beschichtung ist temperaturbeständig. Der Amplifizie rungsschritt einer PCR kann in den Kavitäten der Mikrotiter platte erfolgen. Das Überführen der bereits amplifizierten Probenlösung entfällt. Der Nachweis erfolgt unmittelbar unter Zuhilfenahme des kovalent ausgebildeten Oligonukleotids.To solve the problem, the coating covalently points to the Plastic surface bound oligonucleotides. A sol surface is temperature-resistant. The amplification A PCR step can be carried out in the microtiter wells plate made. Transferring the already amplified No sample solution. Evidence is provided immediately at With the help of the covalently formed oligonucleotide.
Die gebundenen Oligonukleotide können aus DNA, PNA, PTO oder Chimären davon bestehen, wobei vorteilhafterweise an die Oli gonukleotide fluorophore Moleküle oder Quencher gebunden sind oder im Laufe der Reaktion gebunden werden. Dadurch kann eine Hybridisierung der Probe mittels einer, an der Beschichtung beobachtbaren Fluoreszenzreaktion nachgewiesen werden.The bound oligonucleotides can be made from DNA, PNA, or PTO Chimeras consist of it, advantageously to the oli gonucleotides fluorophoric molecules or quencher are bound or be bound in the course of the reaction. This can cause a Hybridization of the sample using a, on the coating observable fluorescence reaction can be detected.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Beschichtung nur über einen Abschnitt der Oberfläche innerhalb der Kavitäten. Eine an der Beschichtung erfolgende Fluoreszenzreaktion ist so be sonders einfach und schnell erkennbar.The coating expediently only extends over a section of the surface within the cavities. A fluorescence reaction taking place on the coating is so be particularly easy and quick to recognize.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal kann der Kunststoff elektrisch leitfähig sein. Er ist vorzugsweise aus Polypropy len oder Polycarbonat hergestellt. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit ist es möglich, die vorzugsweise 96 Kavitäten aufweisende Mikrotiterplatte zu polarisieren. In der Proben lösung enthaltende geladene Biomoleküle können so in Richtung der Beschichtung bewegt werden. Das beschleunigt die Nach weisreaktion.According to a further design feature, the plastic be electrically conductive. It is preferably made of polypropy len or polycarbonate. Because of the electrical Conductivity is possible, preferably 96 cavities polarizing microtiter plate. In rehearsals charged biomolecules containing solution can thus move in the direction the coating can be moved. That speeds up the night white reaction.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal kann jede Kavität eines Satzes von n Kavitäten mit einer unterschiedlichen Be schichtung eines Satzes von n unterschiedlichen spezifischen Beschichtungen vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine 96 Kavitäten aufweisende Mikrotiterplatte mit 96 verschiede nen Beschichtungen versehen sein. Jede Kavität dient in die sem Fall einer anderen Nachweisreaktion. Es ist aber auch möglich, auf einer Mikrotiterplatte zwei Sätze von jeweils 48 Kavitäten mit jeweils 48 verschiedenen Beschichtungen vorzu sehen. Auf diese Weise kann jede Nachweisreaktion zur Erhö hung der Nachweissicherheit unter Verwendung einer einzigen Mikrotiterplatte zweifach durchgeführt werden oder eine Nega tivkontrolle mitgeführt wird. Die zweckmäßigerweise einstüc kig ausgebildete Mikrotiterplatte kann Perforationen aufwei sen, so daß sie in kleine Einheiten zerbrochen werden kann.According to a further design feature, each cavity can a set of n cavities with a different loading stratification of a set of n different specific ones Coatings may be provided. For example, a 96-well microtiter plate with 96 different NEN coatings are provided. Each cavity serves in the case of another detection reaction. It is also possible, two sets of 48 on a microtiter plate Cavities with 48 different coatings each see. In this way, any detection reaction can increase detection security using a single Microtiter plate can be performed twice or a nega active control is carried out. The expediently one piece The microtiter plate can have perforations so that it can be broken up into small units.
Zur Lösung der Aufgabe ist ferner vorgesehen, daß als Biomo leküle kovalent an die Kunststoffoberfläche gebundene Oligo nukleotide verwendet werden. Die Verwendung einer solchen Be schichtung ermöglicht die Amplifizierung des nachzuweisenden Biomoleküls in der Kavität. Es kann auf eine Überführung ei ner vorher amplifizierten Probenlösung verzichtet werden. Das vereinfacht und beschleunigt das Verfahren.To solve the problem it is also provided that as Biomo read oligo covalently bound to the plastic surface nucleotides are used. The use of such Be stratification enables the amplification of the detected Biomolecule in the cavity. There may be an overpass ner previously amplified sample solution. The simplifies and speeds up the process.
Nach einem vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmal sind an die Oligonukleotide fluorophore Moleküle oder Quencher gebunden. Der Probenlösung kann ein Primer zugesetzt sein, der mit ei nem fluorophoren Molekül markiert ist. Auch können der Pro benlösung Nukleotide zugesetzt werden, die mit einem fluoro phoren Molekül markiert sind. Eine Hybridisierung der nachzu weisenden Biomoleküle mit den Oligonukleotiden wird so vor teilhafterweise durch eine Fluoreszenzreaktion angezeigt.According to an advantageous design feature, the Oligonucleotides bound to fluorophoric molecules or quenchers. A primer can be added to the sample solution a fluorophoric molecule is marked. Even the pro Solution nucleotides can be added with a fluoro phosphoric molecule are marked. A hybridization of the So pointing biomolecules with the oligonucleotides partially indicated by a fluorescence reaction.
Zur Beschleunigung der Nachweisreaktion kann die Kunststoff oberfläche elektrisch so polarisiert werden, daß geladene nachzuweisende Biomoleküle in Richtung der Beschichtung ange zogen werden.The plastic can be used to accelerate the detection reaction surface are polarized electrically so that charged Biomolecules to be detected in the direction of the coating be drawn.
Die in der Kavität aufgenommene Probenlösung wird zweckmäßi gerweise wiederkehrend erhitzt und abgekühlt, so daß das nachzuweisende Biomolekül amplifiziert wird. Um dabei eine Verdampfung von Probenlösung zu vermeiden, werden die Kavitä ten mittels eines, vorzugsweise beheizbaren, Deckelelements verschlossen.The sample solution taken up in the cavity is expedient recurrently heated and cooled, so that the biomolecule to be detected is amplified. To do one To avoid evaporation of sample solution, the cavities ten by means of a, preferably heatable, cover element locked.
Insbesondere zur Durchführung des Verfahrens ist ein Kit mit einer erfindungsgemäßen Mikrotiterplatte und mindestens einem Primer vorgesehen. Der Kit kann ferner Nukleotide, Pufferbe standteile und Enzyme sowie eine Heiz-/Kühleinrichtung umfas sen. Zweckmäßigerweise liegen die Komponenten Primer, Nukleo tide, Pufferbestandteile und Enzyme in gefriergetrockneter Form vor. In diesem Fall kann die PCR oder LCR durch Zugabe von Wasser gestartet werden. Gleichfalls ist es möglich, daß die Komponenten Primer, Nukleotide, Pufferbestandteile und Enzyme in aus Kunststoff oder Wachs hergestellten Kapseln eingeschlossen sind. In diesem Fall kann die Reaktion nach Zugabe der Probe durch Temperaturerhöhung gestartet werden.A kit is included in particular for carrying out the method a microtiter plate according to the invention and at least one Primer provided. The kit can also nucleotides, Pufferbe components and enzymes as well as a heating / cooling device sen. The components are advantageously primer, nucleo tide, buffer components and enzymes in freeze-dried Form before. In this case the PCR or LCR can be added be started by water. It is also possible that the components primer, nucleotides, buffer components and Enzymes in capsules made of plastic or wax are included. In this case, the reaction can follow Sample addition can be started by increasing the temperature.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:Embodiments of the method according to the invention explained in more detail with reference to the drawing. Show here:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer an dem ersten Pri mer hybridisierten Probe, Fig. 1 is a schematic view of a, at the first Pri mer hybridized probe
Fig. 2 eine schematische Ansicht nach Fig. 1 mit einem er sten Gegenstrang, Fig. 2 is a schematic view of FIG. 1 with a he sten strand,
Fig. 3 eine schematische Ansicht gemäß Fig. 2 mit einem zweiten Gegenstrang, Fig. 3 is a schematic view of FIG. 2 with a second strand,
Fig. 4 eine schematische Ansicht gemäß Fig. 2 mit einem dritten Gegenstrang, wobei der erste Primer mit ei nem fluorophoren Molekül markiert ist, Fig. 4 is a schematic view of FIG. 2 with a third strand, wherein the first primer is labeled with NEM ei fluorophore molecule,
Fig. 5 die Synthese eines Strangs ausgehend von einem zweiten mit einem zweiten fluorophoren Molekül mar kierten Primer, Fig. 5 synthesis of a strand from a second to a second fluorophore molecule mar-labeled primer,
Fig. 6 die Anregung des zweiten fluorophoren Moleküls, Fig. 6, the excitation of the second fluorophore molecule,
Fig. 7 die Anregung des zweiten fluorophoren Moleküls ge mäß Fig. 6, wobei am ersten Primer ein erstes fluo rophores Molekül vorgesehen ist und FIG. 7 shows the excitation of the second fluorophoric molecule according to FIG. 6, a first fluorophoric molecule being provided on the first primer and
Fig. 8 die Anregung von an Nukleotiden gebundenen zweiten fluorophoren Molekülen. Fig. 8, the excitation of bound nucleotides second fluorophore molecules.
In Fig. 1 ist ein erster Primer P1 kovalent an eine Oberflä che M innerhalb der Kavität einer Mikrotiterplatte gebunden. Ein nachzuweisendes Biomolekül N bindet mit einem zum ersten Primer P1 korrespondierenden Sequenzabschnitt A1 an den er sten Primer P1. Unter Vermittlung einer Taq-Polymerase er folgt ausgehend vom ersten Primer P1 in Pfeilrichtung die Synthese eines Gegenstrangs G.In Fig. 1, a first primer P1 is covalently bound to a surface M within the cavity of a microtiter plate. A biomolecule N to be detected binds with a sequence section A1 corresponding to the first primer P1 to the first primer P1. With the intermediation of a Taq polymerase, starting from the first primer P1, the synthesis of a counter strand G follows in the direction of the arrow.
Bei der Synthese des Gegenstrangs G werden in der Probenlö sung befindliche Nukleotide eingebaut. Die Nukleotide können mit einem ersten fluorophoren Molekül F1 markiert sein. In diesem Fall reichen sich in der Nähe der Oberfläche M erste fluorophore Moleküle F1 an. Das ist in Fig. 2 gezeigt.In the synthesis of the counter strand G, nucleotides located in the sample solution are incorporated. The nucleotides can be labeled with a first fluorophoric molecule F1. In this case, first fluorophoric molecules F1 accumulate near the surface M. This is shown in Fig. 2.
Gemäß Fig. 3 kann eine erste Gruppe von Nukleotiden mit einem ersten fluorophoren Molekül F1 und eine zweite Gruppe von Nu kleotiden mit einem zweiten fluorophoren Molekül F2 markiert sein. Beim ersten fluorophoren Molekül F1 kann es sich um ei ne Donor-Gruppe beim zweiten fluorophoren Molekül F2 um eine Akzeptor-Gruppe handeln. Aufgrund von zwischen dem ersten fluorophoren Molekül F1 und dem zweiten fluorophoren Molekül F2 sich ausbildenden Wechselwirkungen kann es nach dem För ster-Effekt zu einer verstärkten Fluoreszenz durch strah lungslosen oder auch direkten Energieübergang am zweiten flu orophoren Molekül F2 kommen.According to FIG. 3, a first group of nucleotides can be labeled with a first fluorophoric molecule F1 and a second group of nucleotides with a second fluorophoric molecule F2. The first fluorophoric molecule F1 can be a donor group and the second fluorophoric molecule F2 can be an acceptor group. Because of interactions that develop between the first fluorophoric molecule F1 and the second fluorophoric molecule F2, the fluorescence or radiation energy transfer to the second fluorophoric molecule F2 can increase after the Förster effect.
Eine solche die Fluoreszenz verstärkende oder schwächende Wechselwirkung kann auch dadurch erzeugt werden, daß am er sten Primer P1 das erste fluorophore Molekül F1 vorgesehen ist und die Nukleotide mit dem zweiten fluorophoren Molekül F2 markiert sind. Durch Energieübergang kann es am zweiten fluorophoren Molekül F2 bei entsprechender Anregung zu einer Fluoreszenzreaktion kommen. Auch das ist schematisch in Fig. 4 gezeigt.Such a fluorescence-enhancing or weakening interaction can also be generated in that the first fluorophoric molecule F1 is provided on the first primer P1 and the nucleotides are labeled with the second fluorophoric molecule F2. Due to the energy transfer, a fluorescence reaction can occur at the second fluorophoric molecule F2 with appropriate excitation. This is also shown schematically in FIG. 4.
Fig. 5 zeigt die Situation nach einem ersten Amplifizierungs zyklus. Dabei wird ein Strang S ausgehend von einem zweiten Primer P2 in Pfeilrichtung synthetisiert. Der zweite Primer P2 ist mit dem zweiten fluorophoren Molekül F2 markiert. Bei einer Anregung des zweiten fluorophoren Moleküls F2 kommt es - wie in Fig. 6 gezeigt ist - zur Fluoreszenz. Fig. 5 shows the situation after a first amplification cycle. A strand S is synthesized from a second primer P2 in the direction of the arrow. The second primer P2 is labeled with the second fluorophoric molecule F2. When the second fluorophoric molecule F2 is excited, as shown in FIG. 6, fluorescence occurs.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, kann es zu einer Wechselwirkung mit einem am ersten Primer P1 befindlichen ersten fluoropho ren Molekül F1 und dem am zweiten Primer 2 gebundenen zweiten fluorophoren Molekül F2 kommen. Dabei kommt es zu einer Ver stärkung der Fluoreszenzreaktion oder zu einer Verschiebung des Fluoreszenzspektrums.As shown in FIG. 7, there may be an interaction with a first fluorophore molecule F1 located on the first primer P1 and the second fluorophore molecule F2 bound to the second primer 2 . This leads to an intensification of the fluorescence reaction or a shift in the fluorescence spectrum.
In Fig. 8 ist der zweite Primer P2 mit dem ersten fluoropho ren Molekül F1 markiert. Sowohl im Gegenstrang G als auch im Strang S sind Nukleotide eingebaut, welche mit dem zweiten fluorophoren Molekül F2 markiert sind. Durch Energieübergang vom ersten F1 auf das zweite fluorophore Molekül F2 wird am zweiten fluorophoren Molekül F2 eine verstärkte oder verän derte Fluoreszenzreaktion erzeugt. In Fig. 8, the second primer P2 is labeled with the first fluorophore molecule F1. Both in the opposite strand G and in strand S, nucleotides are incorporated which are labeled with the second fluorophoric molecule F2. An energy transfer from the first F1 to the second fluorophoric molecule F2 produces an enhanced or changed fluorescence reaction on the second fluorophoric molecule F2.
M Oberfläche der Kavität
P1 erster Primer
P2 zweiter Primer
A1 korrespondierender Abschnitt
N nachzuweisendes Molekül
F1 erstes fluorophores Molekül
F2 zweites fluorophores Molekül
G Gegenstrang
S Strang
M surface of the cavity
P1 first primer
P2 second primer
A1 corresponding section
N molecule to be detected
F1 first fluorophore molecule
F2 second fluorophore molecule
G counter strand
S strand
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |