多路生化測(cè)定中信號(hào)的編碼和解碼的制作方法
【專利摘要】本公開提供了用于樣品中的多個(gè)分析物的多路檢測(cè)的方法、系統(tǒng)、組合物、和試劑盒。在一些實(shí)例中，本公開提供了方法、系統(tǒng)、組合物、和試劑盒，其中，可在單個(gè)樣品體積中通過獲得信號(hào)的至少一個(gè)可計(jì)量的分量的累積測(cè)量或多個(gè)累積測(cè)量來檢測(cè)多個(gè)分析物。在一些情況下，信號(hào)的額外分量、或額外的信號(hào)(或其分量)也被定量。每個(gè)信號(hào)或信號(hào)的每個(gè)分量可被用于構(gòu)建編碼方案，然后所述編碼方案可用于確定任何分析物的存在或不存在。
【專利說明】多路生化測(cè)定中信號(hào)的編碼和解碼
[0001] 交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年2月3日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/594,480,及2012年9月19 日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/703, 093的利益，其各自通過引用其全文并入本文。
[0003] 背景
[0004] 相比傳統(tǒng)的單路反應(yīng)，多路反應(yīng)提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括在相同樣品上執(zhí)行并行 的多個(gè)反應(yīng)，使用相同的室執(zhí)行更多個(gè)反應(yīng)，以及以快速且有效的方式從樣品中提取豐富 信息的能力。然而，為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，多路測(cè)定通常需要復(fù)雜的報(bào)告機(jī)制，即光譜上可分 辨的熒光或化學(xué)發(fā)光（例如，PCR、ELISA)、空間上可分辨的信號(hào)（例如，微陣列、凝膠電泳）、 時(shí)間上可分辨的信號(hào)（例如，毛細(xì)管電泳）或其組合（例如，Sanger測(cè)序）。對(duì)可以在單一 的溶液中執(zhí)行的多路反應(yīng)是有需求的。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 本公開提供了用于分析物的多路檢測(cè)的方法、組合物、系統(tǒng)和試劑盒。在一些情況 下，本公開提供測(cè)定，所述測(cè)定能夠不執(zhí)行固定化（immobilization)、分離、質(zhì)譜法、或解鏈 (melting)曲線分析而明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的 至少7種分析物中的每種分析物的存在或不存在。在一些實(shí)例中，每種分析物被編碼為信 號(hào)的一個(gè)（或至少一個(gè)）分量的值。
[0007] 在一些實(shí)例中，本公開提供的測(cè)定能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任意組合形 式的、M種分析物的存在或不存在，其中M=log2 (F+1)，且F是當(dāng)所有分析物存在時(shí)的信號(hào) 的一個(gè)分量（例如，強(qiáng)度）的最大累積值。
[0008] 在一些情況下，每種分析物被編碼為信號(hào)的第一分量中的至少一個(gè)第一值（例 如，至少一個(gè)強(qiáng)度或強(qiáng)度范圍）和信號(hào)的第二分量中的至少一個(gè)第二值（例如，至少一個(gè)波 長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍）。在一些實(shí)例中，每種分析物被編碼為在信號(hào)的第二分量中的多個(gè)第二值中 的每個(gè)第二值的信號(hào)的第一分量中的第一值（例如，在多個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍中的每個(gè) 波長(zhǎng)或每個(gè)波長(zhǎng)范圍的信號(hào)強(qiáng)度或信號(hào)強(qiáng)度范圍）。
[0009] 在一些實(shí)例中，本文提供的測(cè)定能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任意組合形式 的、M種分析物的存在或不存在，其中M=C*log2 (F+1)，其中C是用于編碼分析物的第二值 的數(shù)目，且F是在所有分析物存在時(shí)的、關(guān)于任意第二值的信號(hào)的第一分量的最大累積值。
[0010] 在一些情況下，本公開提供的測(cè)定能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任意組合形 式的、M種分析物的存在或不存在，其中M= (P*T)+1，其中P是編碼方案中每層代碼的數(shù) 目，且T是層的數(shù)目。在一些情況下，層的數(shù)目T=log4(F+l)，且F是在所有分析物存在時(shí) 的、關(guān)于任意第二值的信號(hào)的第一分量的最大累積值。
[0011] 在一些實(shí)例中，第一值是強(qiáng)度或強(qiáng)度范圍。在一些情況下，編碼方案包括至少三個(gè) 強(qiáng)度或強(qiáng)度范圍。
[0012] 在一些情況下，第二值是波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。在一些實(shí)例中，編碼方案包括至少五個(gè) 波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。
[0013] 在一些實(shí)施例中，信號(hào)是電磁信號(hào)。在一些情況下，電磁信號(hào)是熒光發(fā)射信號(hào)。在 一些實(shí)施例中，測(cè)量了在至少四個(gè)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍處的熒光發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度。
[0014] 在一些情況下，本文提供的測(cè)定利用在使用之前被凍干的試劑執(zhí)行。
[0015] 在一些情況下，利用包括雜交探針的試劑執(zhí)行檢測(cè)步驟。在一些實(shí)例中，雜交探針 的數(shù)目大于分析物的數(shù)目。在一些情況下，雜交探針組包括專門用于不同分析物的一個(gè)或 更多個(gè)雜交探針，且包括相同的熒光團(tuán)或熒光團(tuán)的組合。在一些實(shí)例中，樣品與至少18個(gè) 所述雜交探針接觸。在一些實(shí)例中，利用包括至少一對(duì)引物的試劑執(zhí)行檢測(cè)步驟。在一些 情況下，至少一對(duì)引物能夠擴(kuò)增與至少三個(gè)所述雜交探針互補(bǔ)的區(qū)域。
[0016] 在一些實(shí)例中，在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)期間產(chǎn)生被測(cè)量的信號(hào)。在一些情況下，聚合酶 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)選自以下所構(gòu)成的組：終點(diǎn)（end-point)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、 數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、及其組合。
[0017] 在一些實(shí)例中，針對(duì)溶液執(zhí)行至少一個(gè)累積測(cè)量。
[0018] 在一些實(shí)例中，至少一種分析物是通過至少一個(gè)額外的值（即，至少兩個(gè)值一起） 編碼的，其中，至少一個(gè)額外的值選自以下所構(gòu)成的組：來自信號(hào)的至少一個(gè)額外的分量的 值，來自不同的信號(hào)的至少一個(gè)分量的值，及其組合。例如，至少一個(gè)額外的值可選自以下 所構(gòu)成的組：熒光發(fā)射強(qiáng)度、熒光發(fā)射波長(zhǎng)、F6rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET)發(fā)射強(qiáng)度、FRET 發(fā)射波長(zhǎng)、電化學(xué)信號(hào)、化學(xué)發(fā)光波長(zhǎng)、化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度、熒光漂白率、化學(xué)發(fā)光漂白率、及其 組合。
[0019] 在一些情況下，色譜被構(gòu)建。通過繪制每個(gè)分析物的陽性對(duì)照（positive control)樣品的第一值和第二值的所有可能的組合可構(gòu)建色譜。
[0020] 在一些實(shí)例中，至少一個(gè)分析物包括多核苷酸。在一些情況下，多核苷酸來自選自 以下所構(gòu)成的組的來源：動(dòng)物、植物、細(xì)菌、真菌、寄生物和病毒。在一些實(shí)例中，多核苷酸來 自選自以下所構(gòu)成的組的來源：人類免疫缺陷病毒、單純性皰疹病毒、人類乳頭瘤病毒、瘧 原蟲、分枝桿菌、登革熱病毒、肝炎病毒和流感病毒。在一些情況下，多核苷酸選自以下所構(gòu) 成的組；人類免疫缺陷病毒多蛋白酶（polyprotease)、人類免疫缺陷病毒pl7、人類乳頭瘤 病毒E6、及人類乳頭瘤病毒E7。
[0021] 在一些情況下，樣品選自以下所構(gòu)成的組：臨床樣品、食品樣品、環(huán)境樣品、藥物樣 品、及來自消費(fèi)產(chǎn)品的樣品。
[0022] 在一些實(shí)例中，關(guān)于分析物存在或不存在的信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸。
[0023] 在一些情況下，向醫(yī)生提供關(guān)于分析物存在或不存在的信息。在一些實(shí)例中，臨床 決定是基于此類信息做出的。
[0024] 在一些實(shí)例中，本文提供的方法的至少一個(gè)步驟是使用計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的指令 執(zhí)行的。在一些情況下，指令位于遠(yuǎn)程服務(wù)器上。在一些實(shí)例中，指令位于熱循環(huán)儀上。在 一些情況下，指令位于與熱循環(huán)儀通信的計(jì)算機(jī)上。
[0025] 在一些情況下，至少一個(gè)分析物是陽性對(duì)照分析物。
[0026] 在一些實(shí)例中，編碼方案是非簡(jiǎn)并的。在一些情況下，編碼方案被設(shè)計(jì)為非簡(jiǎn)并 的。在一些實(shí)例中，通過枚舉可以從編碼方案獲得的每個(gè)合理的結(jié)果、鑒定是簡(jiǎn)并的每個(gè)合 理的結(jié)果、并消除來自編碼方案的至少一個(gè)潛在的分析物代碼以消除簡(jiǎn)并性，編碼方案被 做成非簡(jiǎn)并的。
[0027] 在一些情況下，本文提供的測(cè)定是終點(diǎn)測(cè)定。在一些實(shí)例中，本公開提供的測(cè)定在 通過儀器的檢測(cè)極限設(shè)定的循環(huán)的閾值數(shù)結(jié)束。
[0028] 在一些實(shí)例中，本文提供的測(cè)定是液相測(cè)定。
[0029] 在一些情況下，本文提供的測(cè)定是定量的。
[0030] 在一些情況下，本公開提供了檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方 法，所述方法包括：(a)將每個(gè)所述分析物編碼為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中 每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中由所述第一值表示，其中所述編碼是以消除簡(jiǎn)并性的方 式執(zhí)行的；(b)提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品；(c)將所述樣品與如所 述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一值的分析物特異性試劑接觸； (d)累積地測(cè)量所述樣品中所述信號(hào)的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及（e)基于所 述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在。
[0031] 在一些實(shí)例中，在先前段落描述的方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任意組 合的M種分析物的存在或不存在，其中M=log2 (F+1)，且F是當(dāng)所有分析物存在時(shí)的第一 值的最大累積值。在一些情況下，第一值是強(qiáng)度或強(qiáng)度范圍。在一些實(shí)例中，第一值具有在 編碼方案中的最小值，所述最小值選自以下所構(gòu)成的組：至少1、至少2、至少4、至少8、至少 16、至少32和至少64。在一些情況下，第一值通過等于所述先前第一值的累積最大值的加 一的量在編碼方案中增加。在其它情況下，第一值通過大于先前第一值的累積最大值加一 的量在編碼方案中增加。
[0032] 在一些情況下，本公開提供了檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方 法，所述方法包括：(a)以至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值編碼每個(gè)所述分析物，其中所 述第一值是來自信號(hào)的第一分量的值且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，從而 產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中通過所述至少一個(gè)第一值和所述至 少一個(gè)第二值表示，其中所述編碼以減少或消除簡(jiǎn)并性的方式執(zhí)行；(b)提供包括或可能 包括至少一種所述分析物的樣品；(c)將所述樣品與所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分 析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)所述第二值的分析物特異性試劑接觸； (d)累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值和所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及（e)基 于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在，其中，當(dāng)簡(jiǎn) 并性被消除時(shí)，在每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述方法能夠明確地檢測(cè)單一體積 中的、以存在或不存在的任意組合形式的、至少6個(gè)分析物的每個(gè)分析物的存在或不存在。
[0033] 在一些情況下，在先前段落描述的方法中的每個(gè)分析物被編碼為在信號(hào)的第二分 量中的多個(gè)第二值中的每個(gè)第二值的信號(hào)的第一分量中的第一值。在一些情況下，當(dāng)簡(jiǎn)并 性被消除時(shí)，該方法使用4個(gè)第二值能夠明確地檢測(cè)單一體積中的至少7個(gè)分析物中的每 個(gè)分析物的存在或不存在。在一些實(shí)例中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，編碼方案包括T個(gè)非簡(jiǎn)并 層，其中T=log4 (F+1)，且F是當(dāng)所有分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的信號(hào)的第一分量的 最大累積值。在一些情況下，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任 意組合形式的、M種分析物的存在或不存在，其中M= (P*T)+1，且P是每層代碼的數(shù)目。在 一些實(shí)例中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任意組合形式的、 M種分析物的存在或不存在，其中M=C*log2 (F+1)，C是編碼方案中第二值的數(shù)目，且F是 當(dāng)所有分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的信號(hào)的第一分量的最大累積值。
[0034] 本公開還提供了非簡(jiǎn)并編碼方案，所述非簡(jiǎn)并編碼方案能夠不執(zhí)行固定化、分離、 質(zhì)譜法、或解鏈曲線分析而明確地編碼單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合的 至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
[0035] 在一些實(shí)例中，本公開的非簡(jiǎn)并編碼方案是通過包括以下步驟的方法產(chǎn)生的：（a) 產(chǎn)生用于每個(gè)潛在分析物的代碼，其中每個(gè)潛在的分析物通過信號(hào)的至少一個(gè)分量的至少 一個(gè)值編碼；(b)枚舉對(duì)存在或不存在的每個(gè)分析物的所有可能組合的每個(gè)合理的累積結(jié) 果；（c)鑒定每個(gè)合理的簡(jiǎn)并的結(jié)果；及（d)消除至少一個(gè)代碼，以消除簡(jiǎn)并性。在一些情 況下，編碼方案可通過增加額外的代碼擴(kuò)大，所述額外的編碼比所述信號(hào)的至少一種分量 中的所有先前的代碼的總和大至少一個(gè)單位。在一些情況下，編碼方案通過由結(jié)構(gòu)保證非 簡(jiǎn)并性的數(shù)學(xué)迭代的方法產(chǎn)生。
[0036] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在 的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：(a)編碼每個(gè)所述分析物為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其 中每個(gè)所述分析物在所述的編碼方案中由所述第一值表示，其中所述編碼是以消除簡(jiǎn)并性 的方式執(zhí)行的；(b)提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品；（c)將所述樣品與 如在所述編碼方案中表示的、當(dāng)每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一值的分析物特異性試 劑接觸；(d)累積地在所述樣品中測(cè)量所述信號(hào)的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 (e)基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在。
[0037] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在 的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：(a)以至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值編碼每個(gè)所述分析物，其 中所述第一值是來自信號(hào)的第一分量的值且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值， 從而產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中通過所述至少一個(gè)第一值和所 述至少一個(gè)第二值表示，其中所述編碼以減少或消除簡(jiǎn)并性的方式執(zhí)行；(b)提供包括或 可能包括至少一種所述分析物的樣品；（c)將所述樣品與在所述編碼方案中表示的、當(dāng)每 個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值的分析物特異性試 劑接觸；（d)累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值和所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果； 及（e)基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在， 其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，在每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述方法能夠明確地檢測(cè) 在單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的、至少6個(gè)分析物的每個(gè)分析物的存 在或不存在。
[0038] 在一些情況下，本公開提供了用于第三團(tuán)體的檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存 在或不存在的方法，所述方法包括：(a)從團(tuán)體獲得每個(gè)所述分析物的標(biāo)識(shí)；(b)將每個(gè)所 述分析物編碼為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物在所述的編碼方 案中由所述第一值表示，其中所述編碼以消除簡(jiǎn)并性的方式執(zhí)行；（c)向所述團(tuán)體提供如 在所述編碼方案中表示的、當(dāng)每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一值的分析物特異性試 齊U，所述團(tuán)體：（i)將包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品與所述試劑接觸；及（ii) 累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及（d)從所述團(tuán)體獲得所 述累積測(cè)量結(jié)果；（e)基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存 在還是不存在；及（f)將關(guān)于每個(gè)所述分析物存在或不存在的信息提供給所述團(tuán)體。
[0039] 在一些情況下，本公開提供了用于第三團(tuán)體的檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存 在或不存在的方法，所述方法包括：(a)從團(tuán)體獲得每個(gè)所述分析物的標(biāo)識(shí)；(b)將每個(gè)所 述分析物編碼為至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值，其中，所述第一值是來自信號(hào)的第一 分量的值，且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所 述分析物在所述的編碼方案中由所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值表示，其中所 述編碼以減少或者消除簡(jiǎn)并性的方式執(zhí)行；（C)向所述團(tuán)體提供如所述編碼方案中表示的 在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值的分析物特異 性試劑，所述團(tuán)體：（i)將包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品與所述試劑接觸；及 (ii)累積地測(cè)量所述樣品中所述第一值及所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及（d)從 所述團(tuán)體獲得所述累積測(cè)量結(jié)果；（e)基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè) 所述分析物是存在還是不存在；及（f)將關(guān)于每個(gè)所述分析物存在或不存在的信息提供給 所述團(tuán)體。
[0040] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不 存在的組合物，所述組合物包括分析物特異性試劑，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括第一值的信號(hào)，其中 所述試劑能夠在不執(zhí)行固定化、分離、質(zhì)譜法、或解鏈曲線分析的情況下，明確地檢測(cè)單一 樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的、至少7個(gè)分析物的每個(gè)分析物的存在 或不存在。
[0041] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存 在的組合物，所述組合物包括分析物特異性試劑，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括至少一個(gè)第一值和至 少一個(gè)第二值的信號(hào)，所述至少一個(gè)第一值是來自所述信號(hào)的第一分量的值且所述至少一 個(gè)第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，其中，當(dāng)每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所 述試劑能夠檢測(cè)在單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的、至少6個(gè)分析物的 每個(gè)分析物的存在或不存在。
[0042] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存 在的試劑盒，所述試劑盒包括分析物特異性試劑、包裝、及說明書，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括第一 值的信號(hào)，其中所述試劑盒能夠在不執(zhí)行固定化、分離、質(zhì)譜法、或解鏈曲線分析的情況下， 明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的、至少7個(gè)分析物的每 個(gè)分析物的存在或不存在。
[0043] 在一些實(shí)例中，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存 在的試劑盒，所述試劑盒包括分析物特異性試劑、包裝、及說明書，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括至少 一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值的信號(hào)，所述至少一個(gè)第一值是來自所述信號(hào)的第一分量的 值且所述至少一個(gè)第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，其中，當(dāng)每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生 一個(gè)第二值時(shí)，所述試劑盒能夠檢測(cè)在單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的、 至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
[0044] 在一些情況下，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在 的試劑盒，所述試劑盒包括盒體（601)、布置在盒體中用于放置瓶的卡接槽口、包括用于分 析物的檢測(cè)的探針的瓶（602)、包括用于擴(kuò)增的引物的瓶（603)、及包括用于擴(kuò)增的試劑的 瓶（604)、其中，所述試劑盒能夠在不執(zhí)行固定化、分離、質(zhì)譜法、或解鏈曲線分析的情況下， 明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少7個(gè)分析物中的每 個(gè)分析物的存在或不存在。
[0045] 在一些實(shí)例中，本公開提供了用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在 的試劑盒，包括：盒體（601)、布置在盒體中用于放置瓶的卡接槽口、包括用于分析物的檢 測(cè)的探針的瓶（602)、包括用于擴(kuò)增的引物的瓶（603)、及包括用于擴(kuò)增的試劑的瓶（604)， 每個(gè)探針產(chǎn)生包括至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值的信號(hào)，所述至少一個(gè)第一值是來自 所述信號(hào)的第一分量的值且所述至少一個(gè)第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，其中， 當(dāng)每個(gè)所述探針僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述試劑盒能夠檢測(cè)在單一體積中的、以存在或不 存在的任意組合形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
[0046] 引用并入
[0047] 在本說明書中提到的所有的出版物和專利申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用以相同程度并入，如 同每個(gè)單獨(dú)的出版物或?qū)＠暾?qǐng)被具體地和單獨(dú)地表明通過引用并入。
[0048] 附圖簡(jiǎn)述
[0049] 本發(fā)明的新穎特征在所附權(quán)利要求書中特別陳述。將通過參考以下的詳細(xì)描述 的說明性實(shí)施方案的陳述獲得對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)更好地理解，其中本發(fā)明的原理被利 用，且其中的附圖是：
[0050] 圖1顯示了以四個(gè)顏色檢測(cè)四個(gè)分析物的傳統(tǒng)的編碼方法，及以四個(gè)顏色能夠檢 測(cè)16個(gè)或更多個(gè)序列的本發(fā)明的編碼方法之間的比較。顏色由B、G、Y和R指示，其分別指 示藍(lán)色、綠色、黃色和紅色。
[0051] 圖2顯示了表示以四個(gè)顏色對(duì)6個(gè)分析物（包括對(duì)照）檢測(cè)的示意圖。使用連接 到熒光團(tuán)（B、G、Y、R;分別為藍(lán)色、綠色、黃色和紅色）和猝滅劑（標(biāo)有"X"的橢圓形）的 雜交探針檢測(cè)分析物。對(duì)照序列和五個(gè)其它序列（登革熱=登革熱病毒；結(jié)核病=結(jié)核分 枝桿菌（Mycobacteriumtuberculosis) ;P17 =HIVpl7 ;痕疾=惡性痕原蟲（Plasmodium falciparum);和皰疹=單純性皰疹病毒2)均使用標(biāo)有藍(lán)色熒光團(tuán)的探針檢測(cè)。每個(gè)非對(duì) 照分析物分別使用1-3個(gè)額外的探針檢測(cè)。例如，登革熱病毒的分析物使用三個(gè)具有綠色、 黃色和紅色熒光團(tuán)的額外的探針檢測(cè)；單純性皰疹病毒2的分析物使用具有紅色熒光團(tuán)的 額外的探針檢測(cè)；等等。
[0052] 圖3顯示了如實(shí)施例2中描述得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的色譜。
[0053] 圖4顯示了本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案，其中使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行本文提供的方法的 一個(gè)或更多個(gè)步驟。
[0054] 圖5顯示了檢測(cè)光信號(hào)，例如熒光發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)和強(qiáng)度的兩個(gè)不同的方法的示 意圖。
[0055] 圖6顯示了示例性的試劑盒的示意圖。
[0056] 圖7顯示了如實(shí)施例3中描述得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的色譜。
[0057] 圖8顯示了合理的結(jié)果（上圖）和不合理的結(jié)果（下圖）的示意圖。
[0058] 發(fā)明詳述
[0059] 由于幾個(gè)理想的特性，包括與生化測(cè)定的相容性、熒光標(biāo)記相對(duì)小的尺寸、綴合感 興趣的分子的簡(jiǎn)單的手段、可負(fù)擔(dān)性、低毒性、穩(wěn)定性、魯棒性、利用廉價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的可檢測(cè) 性、及與空間陣列相結(jié)合的能力，熒光檢測(cè)已經(jīng)是多路測(cè)定優(yōu)選的技術(shù)。然而，標(biāo)準(zhǔn)的熒光 具有廣泛的發(fā)射光譜。因此，為了避免光譜重疊（即，為了保持光譜分辨率）僅相對(duì)少量數(shù) 目的顏色（例如，4至6種）通常在多路熒光測(cè)定中同時(shí)使用。
[0060] 多路熒光測(cè)定的傳統(tǒng)編碼方法一直以單一的顏色編碼每個(gè)分析物；即，M=N，其 中M是可檢測(cè)的分析物的數(shù)目，且N是光譜可分辨的熒光探針的數(shù)目。每當(dāng)需要更高的多 路因子時(shí)（即，M>N)，熒光通常結(jié)合其它技術(shù)技術(shù)，如等分、空間陣列、或順序處理。這些額 外的處理步驟是勞動(dòng)密集的，并經(jīng)常需要相對(duì)昂貴和復(fù)雜的光學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)（例如，光譜 儀、機(jī)械化顯微鏡鏡臺(tái)、微流體、液滴生成器、掃描儀、及類似系統(tǒng)）。這種系統(tǒng)在某些環(huán)境中 配置往往是不切實(shí)際的，特別是定點(diǎn)護(hù)理（point-of care)和低資源設(shè)置。因此，對(duì)可提供 廉價(jià)的多路的手段，同時(shí)避免使用昂貴的額外的處理步驟的多路編碼和解碼方法有顯著需 求。
[0061] 本公開提供了用于樣品中的多個(gè)分析物的檢測(cè)的方法、系統(tǒng)、組合物和試劑盒。本 文呈現(xiàn)了基于編碼、分析和解碼方法對(duì)分析物進(jìn)行檢測(cè)。在一些實(shí)例中，待檢測(cè)的每個(gè)分析 物被編碼為信號(hào)（例如，強(qiáng)度）的值，其中值被分配，使得測(cè)定的結(jié)果明確地指示被測(cè)定的 分析物存在或不存在。在其它實(shí)例中，待檢測(cè)的每個(gè)分析物被編碼為在信號(hào)的至少兩個(gè)分 量（例如，強(qiáng)度和波長(zhǎng)）的每個(gè)中的值。信號(hào)的至少兩個(gè)分量可以是正交的。類似地，如本 公開中在其他地方更全面地描述的，可以使用多個(gè)正交信號(hào)，例如熒光信號(hào)和電化學(xué)信號(hào) 的組合。分析物可以是任何合適的分析物，例如多核苷酸、蛋白質(zhì)、小分子、脂質(zhì)、碳水化合 物、或其混合物。信號(hào)可以是任何合適的信號(hào)，例如電磁信號(hào)、光信號(hào)、熒光發(fā)射信號(hào)、電化 學(xué)信號(hào)、化學(xué)發(fā)光信號(hào)、及其組合。信號(hào)的至少兩個(gè)分量可以是任何合適的兩個(gè)分量，例如 振幅和頻率，或強(qiáng)度和波長(zhǎng)。
[0062] 編碼分析物之后，樣品被提供，其中樣品包括或可包括編碼的分析物中的至少一 個(gè)。樣品與在編碼方案中對(duì)每個(gè)分析物指定的在分析物存在時(shí)、產(chǎn)生特定的信號(hào)的、一個(gè)或 多個(gè)分析物特異性試劑接觸。試劑可以是任何合適的試劑，其能夠在其相應(yīng)的分析物存在 時(shí)產(chǎn)生這樣的信號(hào)，例如，連接到熒光團(tuán)和猝滅劑的寡核苷酸探針（例如，TAQMAN探針）。 如果試劑是連接到熒光團(tuán)和猝滅劑的寡核苷酸探針，可執(zhí)行產(chǎn)生信號(hào)的核酸擴(kuò)增。
[0063] 添加試劑后，信號(hào)被定量。在一些情況下，通過測(cè)量信號(hào)的一個(gè)分量（例如，熒光 強(qiáng)度），及基于用于編碼每種分析物的存在的值、及信號(hào)的累積值，確定某些分析物存在和 不存在，執(zhí)行這種定量。
[0064] 在一些情況下，對(duì)樣品累積地測(cè)量信號(hào)的至少兩個(gè)分量（例如，強(qiáng)度和波長(zhǎng)）。例 如，這種測(cè)量可以通過測(cè)量在特定波長(zhǎng)的強(qiáng)度，或特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的強(qiáng)度執(zhí)行。然后可以基 于信號(hào)的至少兩個(gè)分量中的每個(gè)分量的值與用于編碼分析物的存在的值（即，在編碼方案 中的那些值）確定分析物的存在或不存在。
[0065] 編碼可以以減少或消除通過該方法獲得的可能的簡(jiǎn)并（例如，不明確的）結(jié)果的 數(shù)目的方式執(zhí)行。如本說明書中其他地方所描述的，特定編碼方案的完整編碼能力可被枚 舉，且某些潛在的分析物代碼可從編碼方案消除，以減少或消除簡(jiǎn)并性。同樣地，編碼方案 可被設(shè)計(jì)成非簡(jiǎn)并的，使得簡(jiǎn)并性的減少或消除是沒有必要的?？梢詷?gòu)建解碼矩陣以對(duì)應(yīng) 于累積信號(hào)測(cè)量結(jié)果的構(gòu)成信號(hào)，將累積信號(hào)測(cè)量結(jié)果（例如，強(qiáng)度或在特定波長(zhǎng)的強(qiáng)度） 解釋為某些分析物存在或不存在。
[0066] I?定義
[0067] 本文所用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施方案的目的，并不旨在限制。
[0068] 如本文所用，單數(shù)形式的"一（a)"、"一（an)"、和"該（the)"除非上下文另有明確 地指示,也旨在包括復(fù)數(shù)形式。此外，針對(duì)術(shù)語"包括（including) "、"包括（includes) "、"具 有（having) "、"具有（has)"、"有（with)"、"例如（suchas)"、或其變體的范圍，在說明書和 /或權(quán)利要求書中使用時(shí)，這些術(shù)語不是限制的，且旨在以類似術(shù)語"包括（comprising)" 的方式被包括。
[0069] 如本文所用的術(shù)語"約"，一般是指比特定用法的上下文中規(guī)定的數(shù)值增加15%或 減少15%的范圍。例如，"約10"將包括從8. 5到11. 5的范圍。
[0070] 如本文所用的術(shù)語"維"和"分量"，當(dāng)涉及信號(hào)時(shí)，一般是指可被定量的信號(hào)的方 面。例如，如果是由熒光分子產(chǎn)生的信號(hào)，其可以依據(jù)其波長(zhǎng)（例如，第一維或第一分量） 及其強(qiáng)度（例如，第二維或第二分量）被量化。
[0071] 如本文所用的術(shù)語"解碼"，一般是指確定哪個(gè)分析物存在的方法，其基于累積信 號(hào)和能夠?qū)⒗鄯e信號(hào)轉(zhuǎn)換為關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)分析物存在或不存在的信息的編碼方案或 解碼矩陣。
[0072] 如本文所用的術(shù)語"編碼"，一般是指表示分析物的處理，使用包括信號(hào)的值（例 如強(qiáng)度）、或在一個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)的至少兩個(gè)分量中的每個(gè)分量的值（如波長(zhǎng)和強(qiáng)度）的 代碼。
[0073] 術(shù)語"連接到熒光團(tuán)和猝滅劑的寡核苷酸探針"和"TAQMAN探針"通常是指在多 核苷酸擴(kuò)增測(cè)定中用于檢測(cè)分析物存在的水解探針。這些探針包括連接到熒光團(tuán)和猝滅劑 的寡核苷酸探針。只要猝滅劑和熒光團(tuán)接近，猝滅劑就會(huì)猝滅由光源激發(fā)熒光團(tuán)所發(fā)射的 熒光。寡核苷酸探針的序列被設(shè)計(jì)為互補(bǔ)于分析物中存在的多核苷酸序列，并因此，能夠與 分析物中存在的多核苷酸序列雜交。寡核苷酸探針的雜交在包括引物的核酸擴(kuò)增反應(yīng)（例 如，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）中執(zhí)行。通過DNA聚合酶延伸引物后，聚合酶的5'至3'外切酶活性 降解探針，釋放熒光團(tuán)和猝滅劑至介質(zhì)中。熒光團(tuán)和猝滅劑之間的接近被破壞，且來自熒光 團(tuán)的信號(hào)不再猝滅。因此，檢測(cè)到的熒光的量是分析物存在的量的函數(shù)。如果沒有分析物 存在，探針將不與分析物雜交，且熒光團(tuán)和猝滅劑將保持極為接近。很少信號(hào)或沒有信號(hào)會(huì) 產(chǎn)生。
[0074] 如本文所用的術(shù)語"正交"，一般是指可以獨(dú)立地或近似獨(dú)立地改變的信號(hào)的至少 兩個(gè)分量（如，波長(zhǎng)和強(qiáng)度），或至少兩個(gè)不同的信號(hào)（如，熒光發(fā)射信號(hào)和電化學(xué)信號(hào)）。 例如，當(dāng)使用熒光分子時(shí)，波長(zhǎng)和強(qiáng)度被認(rèn)為是正交的或近似正交的。除其它因素外，熒光 發(fā)射的波長(zhǎng)將取決于熒光分子的組合物，并且熒光的強(qiáng)度將取決于存在的分子的量。雖然 波長(zhǎng)和強(qiáng)度是可以近似獨(dú)立地被改變的信號(hào)的兩個(gè)分量的實(shí)例，但是本文描述的方法不限 于可以獨(dú)立地或近似獨(dú)立地被改變的分量。也可以使用非獨(dú)立地改變的信號(hào)的分量、或多 個(gè)信號(hào)，只要足夠良好地確定分量或信號(hào)的特征，以能夠編碼、測(cè)量和解碼。例如，如果一個(gè) 分量或信號(hào)中的變化影響另一個(gè)分量或信號(hào)中的變化，只要理解變化之間的關(guān)系，仍可以 使用這兩個(gè)分量或信號(hào)。
[0075] 如本文所用的術(shù)語"多核苷酸"、"寡核苷酸"、或"核酸"，在本文中用于指包括多個(gè) 核苷酸的生物分子。示例性的多核苷酸包括脫氧核糖核酸、核糖核酸、及其合成的類似物， 包括肽核酸。
[0076] 如本文所用的術(shù)語"探針"一般是指在特定的分析物存在下能夠產(chǎn)生信號(hào)的試劑。 探針通常具有至少兩個(gè)部分：能夠特異性識(shí)別分析物，或其一部分的部分；及能夠在分析 物，或其一部分存在下，產(chǎn)生信號(hào)的部分。如上文和本公開中其他地方描述的，探針可以是 連接到熒光團(tuán)和猝滅劑的寡核苷酸探針。探針還可以是在分析物存在下，產(chǎn)生信號(hào)的任何 試劑，如檢測(cè)分析物的抗體，具有因抗體結(jié)合至分析物而發(fā)射或被猝滅的熒光標(biāo)記。任何合 適的探針可以以本公開中提出的方法使用，只要探針在分析物存在下產(chǎn)生可定量的信號(hào)。 例如，探針的分析物特異性部分可以與酶耦合，在分析物存在下，所述酶轉(zhuǎn)化不帶電荷的底 物為帶電荷的產(chǎn)物，從而隨著時(shí)間的推移提高了介質(zhì)中的導(dǎo)電率。在此情況下，不同的分析 物可以以不同比例通過耦合探針（如雜交探針或抗體）的分析物特異性部分至酶被編碼。 介質(zhì)中增加的導(dǎo)電率的產(chǎn)生速率將對(duì)介質(zhì)中存在的所有分析物累積。根據(jù)本文提供的方 法，編碼分析物能夠?qū)?dǎo)電率測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為明確的（即，非簡(jiǎn)并的）的結(jié)果，提供了關(guān)于 特定分析物存在或不存在的信息。類似地，探針可包括從底物產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光產(chǎn)物的酶?；?學(xué)發(fā)光的量可隨后被用于編碼特定分析物的存在。
[0077] II?編碼和解碼方法
[0078] A?傳統(tǒng)熒光編碼和解碼方法
[0079] 確定分析物存在的常用的方法是使用4個(gè)光譜可分辨的熒光分子指示四個(gè)分析 物的存在或不存在。圖1的左手側(cè)表示了這種方法的實(shí)例。圖1的左手側(cè)顯示了編碼方 法，其中四個(gè)分析物（序列1、序列2、序列3和序列4)每個(gè)分別由單一顏色（分別為藍(lán)色、 綠色、黃色和紅色）編碼。顏色表示連接到還包括猝滅劑的寡核苷酸探針的熒光團(tuán)。在圖 1的左手側(cè)所示的系統(tǒng)中，有四種不同的寡核苷酸探針，每種包括單一的熒光團(tuán)（藍(lán)色、綠 色、黃色、或紅色）和猝滅劑。分析物的存在或不存在是基于在特定的顏色中信號(hào)的存在或 不存在確定的。
[0080] 圖1的左手側(cè)的圖表顯示了包含兩個(gè)分析物：序列1和序列3,的假定樣品的強(qiáng)度 對(duì)顏色。這些分析物的存在是基于藍(lán)色信號(hào)（對(duì)應(yīng)于序列1)和黃色信號(hào)（對(duì)應(yīng)于序列3) 的測(cè)量結(jié)果確定的。不存在序列2和序列4是通過不存在藍(lán)色和紅色信號(hào)指示的。
[0081] 表1顯示了這種編碼方案的二進(jìn)制格式的解釋。每個(gè)分析物被編碼為在熒光信號(hào) 的兩個(gè)分量中的每個(gè)分量的值：（1)顏色（也稱為波長(zhǎng)；或波長(zhǎng)范圍）和（2)的強(qiáng)度（由表 中的數(shù)字指示）。例如，A(例如，序列1)具有藍(lán)色的顏色和1的強(qiáng)度；B(例如，序列2)具 有綠色的顏色和1的強(qiáng)度；等等。如本文所述的定量每個(gè)顏色范圍內(nèi)的信號(hào)的強(qiáng)度，例如， 通過測(cè)量由帶通濾波器確定的特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的信號(hào)的強(qiáng)度。1000的結(jié)果指示僅分析物A 存在；1100結(jié)果指示分析物A和B存在；等等。
[0082] 表1.具有四個(gè)探針的四個(gè)分析物的傳統(tǒng)編碼，每個(gè)探針具有單一顏色，且每個(gè)分 析物一個(gè)探針。
[0083]
【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)定，所述測(cè)定能夠不進(jìn)行固定化、分離、質(zhì)譜法、或解鏈曲線分析而明確地檢 測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物 的存在或不存在。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定，其中，每個(gè)所述分析物被編碼為信號(hào)的一個(gè)分量的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任 意組合形式的M個(gè)分析物的存在或不存在，其中M = Iog2 (F+1)，且F是當(dāng)所有所述分析物 存在時(shí)的所述信號(hào)的所述一個(gè)分量的最大累積值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定，其中，每個(gè)所述分析物被編碼為所述信號(hào)的第一分量 中的至少一個(gè)第一值，及所述信號(hào)的第二分量中的至少一個(gè)第二值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)定，其中，每個(gè)所述分析物被編碼為在所述信號(hào)的第二分 量中的多個(gè)第二值中的每個(gè)第二值的所述信號(hào)的第一分量中的第一值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任 意組合形式的M個(gè)分析物的存在或不存在，其中M = Olog2 (F+1)，其中C是用于編碼所述 分析物的所述第二值的數(shù)目，且F是當(dāng)所有所述分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的所述信 號(hào)的所述第一分量的最大累積值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的任 意組合形式的M個(gè)分析物的存在或不存在，其中M = (P*T)+1，其中P是編碼方案中每層代 碼的數(shù)目，且T是層的數(shù)目。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述層的數(shù)目T = log4 (F+1)，且F是當(dāng)所有所 述分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的所述信號(hào)的所述第一分量的最大累積值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一值是強(qiáng)度或強(qiáng)度的范圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述編碼方案包括至少三個(gè)強(qiáng)度或強(qiáng)度的范 圍。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二值是波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的范圍。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述編碼方案包括至少五個(gè)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的范 圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信號(hào)是電磁信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述電磁信號(hào)是熒光發(fā)射信號(hào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，測(cè)量了位于至少四個(gè)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的范圍處的 所述熒光發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢測(cè)利用使用之前被凍干的試劑執(zhí)行。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢測(cè)使用包括雜交探針的試劑執(zhí)行。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述雜交探針的數(shù)目大于所述分析物的數(shù)目。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述雜交探針包括對(duì)不同分析物特異的一個(gè) 或更多個(gè)雜交探針，且包括相同的熒光團(tuán)或熒光團(tuán)的組合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述樣品與至少18個(gè)所述雜交探針接觸。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述試劑還包括能夠擴(kuò)增與至少三個(gè)所述雜 交探針互補(bǔ)的區(qū)域的至少一對(duì)引物。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述信號(hào)是在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)選自以下所構(gòu)成的組：終 點(diǎn)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、實(shí)時(shí)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、及數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述累積測(cè)量針對(duì)溶液執(zhí)行。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，其中，至少一種所述分析物是通過至少一個(gè)額外的值 編碼的，其中所述至少一個(gè)額外的值選自以下所構(gòu)成的組：來自所述信號(hào)的至少一個(gè)額外 的分量的值、來自額外的信號(hào)的至少一個(gè)分量的值、及其組合。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述至少一個(gè)額外的值是選自以下所構(gòu)成的 組：熒光發(fā)射強(qiáng)度、熒光發(fā)射波長(zhǎng)、Hkslur共振能量轉(zhuǎn)移FRET發(fā)射強(qiáng)度、FRET發(fā)射波長(zhǎng)、電 化學(xué)信號(hào)、化學(xué)發(fā)光波長(zhǎng)、化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度、熒光漂白率、化學(xué)發(fā)光漂白率、及其組合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括構(gòu)建色譜。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過繪制陽性對(duì)照樣品的所述第一值和所述 第二值的所有可能的組合來構(gòu)建所述色譜。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少一個(gè)所述分析物包括多核苷酸。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述多核苷酸來自選自以下所構(gòu)成的組的來 源：動(dòng)物、植物、細(xì)菌、真菌、寄生物和病毒。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述多核苷酸來自選自以下所構(gòu)成的組的來 源：人類免疫缺陷病毒、單純性皰疹病毒、人類乳頭瘤病毒、瘧原蟲、分枝桿菌、登革熱病毒、 肝炎病毒和流感病毒。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述多核苷酸選自以下所構(gòu)成的組；人類免疫 缺陷病毒多蛋白酶、人類免疫缺陷病毒P17、人類乳頭瘤病毒E6、及人類乳頭瘤病毒E7。
33. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述樣品選自以下所構(gòu)成的組：臨床樣品、食品 樣品、環(huán)境樣品、藥物樣品、及來自消費(fèi)產(chǎn)品的樣品。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸關(guān)于所述分析物存在或 不存在的信息。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括向醫(yī)生提供關(guān)于所述分析物存在或不存在的 信息。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，還包括基于所述信息做出臨床決定。
37. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的指令執(zhí)行所述方法的 至少一個(gè)步驟。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述指令位于遠(yuǎn)程服務(wù)器上。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述指令位于熱循環(huán)儀上。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述指令位于與熱循環(huán)儀通信的計(jì)算機(jī)上。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，至少一個(gè)所述分析物是陽性對(duì)照分析物。
42. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述編碼方案是非簡(jiǎn)并的。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述編碼方案被設(shè)計(jì)為非簡(jiǎn)并的。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，通過枚舉可以從所述編碼方案獲得的每個(gè)合 理的結(jié)果、鑒定是簡(jiǎn)并的每個(gè)合理的結(jié)果、并從所述編碼方案消除至少一個(gè)潛在的分析物 代碼以消除簡(jiǎn)并性，所述編碼方案被做成非簡(jiǎn)并的。
45. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)定是終點(diǎn)測(cè)定。
46. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)定在儀器的檢測(cè)極限設(shè)定的循環(huán)的閾值 數(shù)目結(jié)束。
47. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)定是液相測(cè)定。
48. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)定是定量的。
49. 一種檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方法，所述方法包括： a. 將每個(gè)所述分析物編碼為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物 在所述編碼方案中由所述第一值表示，其中所述編碼是以消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行的； b. 提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品； c. 將所述樣品與如在所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一 值的分析物特異性試劑接觸； d. 累積地測(cè)量所述樣品中所述信號(hào)的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 e. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述方法能夠明確地檢測(cè)以存在或不存在的 任意組合形式的M個(gè)分析物的存在或不存在，其中M = Iog2 (F+1)，且F是當(dāng)所有所述分析 物存在時(shí)的所述第一值的最大累積值。
51. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述第一值是強(qiáng)度或強(qiáng)度的范圍。
52. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述第一值具有在所述編碼方案中的最小值， 所述最小值選自以下所構(gòu)成的組：至少1、至少2、至少4、至少8、至少16、至少32和至少64。
53. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述第一值通過等于所述先前第一值的累積 最大值加一的量在所述編碼方案中增加。
54. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述第一值通過大于所述先前第一值的累積 最大值加一的量在所述編碼方案中增加。
55. -種檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方法，所述方法包括： a. 以至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值編碼每個(gè)所述分析物，其中，所述第一值是來 自信號(hào)的第一分量的值且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，從而產(chǎn)生編碼方 案，其中每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中通過所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二 值表示，其中所述編碼以減少或消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行； b. 提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品； c. 將所述樣品與如在所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少 一個(gè)第一值和至少一個(gè)所述第二值的分析物特異性試劑接觸； d. 累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值和所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 e. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在， 其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，在每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述方法能夠明確地 檢測(cè)單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的 存在或不存在。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，每個(gè)所述分析物被編碼為在所述信號(hào)的第二 分量中的多個(gè)第二值中的每個(gè)第二值的所述信號(hào)的第一分量中的第一值。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，所述方法能夠使用4個(gè)第 二值明確地檢測(cè)單一體積中的至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，所述編碼方案包括T個(gè)非 簡(jiǎn)并層，其中T = Iog4 (F+1)，且F是當(dāng)所有所述分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的所述信號(hào) 的所述第一分量的最大累積值。
59. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，所述方法能夠明確地檢測(cè) 以存在或不存在的任意組合形式的M種分析物的存在或不存在，其中M = (P*T)+1，且P是 每層代碼的數(shù)目。
60. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，所述方法能夠明確地檢測(cè) 以存在或不存在的任意組合形式的M個(gè)分析物的存在或不存在，其中M = Olog2 (F+1)，C是 所述編碼方案中第二值的數(shù)目，且F是當(dāng)所有所述分析物存在時(shí)，關(guān)于任意第二值的所述 信號(hào)的所述第一分量的最大累積值。
61. -種非簡(jiǎn)并編碼方案，所述非簡(jiǎn)并編碼方案能夠不執(zhí)行固定化、分離、或解鏈曲線 分析而明確地編碼單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少7個(gè)分析物 中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的非簡(jiǎn)并編碼方案，其中，所述編碼方案由一種方法產(chǎn)生，所 述方法包括： a. 產(chǎn)生用于每個(gè)潛在分析物的代碼，其中，每個(gè)潛在的分析物通過信號(hào)的至少一個(gè)分 量的至少一個(gè)值編碼； b. 枚舉每個(gè)分析物的存在或不存在的所有可能組合的每個(gè)合理的累積結(jié)果； c. 鑒定每個(gè)合理的簡(jiǎn)并的結(jié)果；及 d. 消除至少一個(gè)代碼，以消除簡(jiǎn)并性。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，還包括通過增加額外的代碼來擴(kuò)展所述編碼方案， 所述額外的編碼比所述信號(hào)的所述至少一個(gè)分量中的所有先前的代碼的總和大至少一個(gè) 單位。
64. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述編碼方案通過由結(jié)構(gòu)保證非簡(jiǎn)并性的數(shù) 學(xué)迭代的方法產(chǎn)生。
65. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： a. 將每個(gè)所述分析物編碼為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物 在所述的編碼方案中由所述第一值表示，其中所述編碼以消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行； b. 提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品； c. 將所述樣品與如所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一值 的分析物特異性試劑接觸； d. 累積地測(cè)量所述樣品中所述信號(hào)的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 e. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在。
66. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： a. 以至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值編碼每個(gè)所述分析物，其中所述第一值是來自 信號(hào)的第一分量的值且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，從而產(chǎn)生編碼方案， 其中每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中通過所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值 表示，其中所述編碼以減少或消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行； b. 提供包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品； C.將所述樣品與如所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少一 個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值的分析物特異性試劑接觸； d. 累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值和所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 e. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在， 其中，當(dāng)簡(jiǎn)并性被消除時(shí)，在每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述系統(tǒng)能夠明確地 檢測(cè)單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的 存在或不存在。
67. -種檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方法，所述方法包括： a. 從團(tuán)體獲得每個(gè)所述分析物的標(biāo)識(shí)； b. 將每個(gè)所述分析物編碼為信號(hào)的第一值，由此產(chǎn)生編碼方案，其中每個(gè)所述分析物 在所述編碼方案中由所述第一值表示，其中所述編碼以消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行； c. 向所述團(tuán)體提供如所述編碼方案中表示的、當(dāng)每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述第一 值的分析物特異性試劑，所述團(tuán)體： i. 將包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品與所述試劑接觸；及 ii. 累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 d. 從所述團(tuán)體獲得所述累積測(cè)量結(jié)果； e. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在； 及 f. 將關(guān)于每個(gè)所述分析物存在或不存在的信息提供給所述團(tuán)體。
68. -種檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的方法，所述方法包括： g. 從團(tuán)體獲得每個(gè)所述分析物的標(biāo)識(shí)； h. 將每個(gè)所述分析物編碼為至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值，其中，所述第一值是 來自信號(hào)的第一分量的值，且所述第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，由此產(chǎn)生編碼 方案，其中每個(gè)所述分析物在所述編碼方案中由所述至少一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二 值表示，其中所述編碼以減少或者消除簡(jiǎn)并性的方式進(jìn)行； i. 向所述團(tuán)體提供如所述編碼方案中表示的在每個(gè)所述分析物存在時(shí)產(chǎn)生所述至少 一個(gè)第一值和所述至少一個(gè)第二值的分析物特異性試劑，所述團(tuán)體： i. 將包括或可能包括至少一個(gè)所述分析物的樣品與所述試劑接觸；及 ii.累積地測(cè)量所述樣品中的所述第一值和所述第二值，從而提供累積測(cè)量結(jié)果；及 j. 從所述團(tuán)體獲得所述累積測(cè)量結(jié)果； k. 基于所述累積測(cè)量結(jié)果和所述編碼方案，確定每個(gè)所述分析物是存在還是不存在； 及 l. 將關(guān)于每個(gè)所述分析物存在或不存在的信息提供給所述團(tuán)體。
69. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在的組合物，所述組合物 包括分析物特異性試劑，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括第一值的信號(hào)，其中所述試劑能夠不執(zhí)行固定 化、分離、或解鏈曲線分析而明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不存在的任意組合形 式的至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
70. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在的組合物，所述組合物 包括分析物特異性試劑，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值的信號(hào)，所 述至少一個(gè)第一值是來自所述信號(hào)的第一分量的值且所述至少一個(gè)第二值是來自所述信 號(hào)的第二分量的值，其中，當(dāng)每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述試劑能夠檢測(cè)單一體 積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存 在。
71. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在的試劑盒，所述試劑盒 包括分析物特異性試劑、包裝、及說明書，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括第一值的信號(hào)，其中，所述試劑 盒能夠不執(zhí)行固定化、分離、或解鏈曲線分析而明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在或不 存在的任意組合形式的至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
72. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在的試劑盒，所述試劑盒 包括分析物特異性試劑、包裝、及說明書，每個(gè)試劑產(chǎn)生包括至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第 二值的信號(hào)，所述至少一個(gè)第一值是來自所述信號(hào)的第一分量的值且所述至少一個(gè)第二值 是來自所述信號(hào)的第二分量的值，其中，當(dāng)每個(gè)所述試劑僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述試劑盒 能夠檢測(cè)單一體積中的、以存在或不存在的任意組合形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析 物的存在或不存在。
73. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的試劑盒，所述試劑盒包 括盒體（601)、布置在所述盒體中用于放置瓶的卡接槽口、包括用于分析物的檢測(cè)的探針的 瓶（602)、包括用于擴(kuò)增的引物的瓶（603)、及包括用于擴(kuò)增的試劑的瓶（604)，其中，所述 試劑盒能夠不執(zhí)行固定化、分離、或解鏈曲線分析而明確地檢測(cè)單一樣品體積中的、以存在 或不存在的任意組合形式的至少7個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
74. -種用于檢測(cè)多個(gè)分析物中的每個(gè)分析物存在或不存在的試劑盒，包括：盒體 (601) 、布置在所述盒體中用于放置瓶的卡接槽口、包括用于分析物的檢測(cè)的探針的瓶 (602) 、包括用于擴(kuò)增的引物的瓶（603)、及包括用于擴(kuò)增的試劑的瓶（604)，每個(gè)探針產(chǎn)生 包括至少一個(gè)第一值和至少一個(gè)第二值的信號(hào)，所述至少一個(gè)第一值是來自所述信號(hào)的第 一分量的值且所述至少一個(gè)第二值是來自所述信號(hào)的第二分量的值，其中，當(dāng)每個(gè)所述探 針僅產(chǎn)生一個(gè)第二值時(shí)，所述試劑盒能夠檢測(cè)單一體積中的、以存在或不存在的任意組合 形式的至少6個(gè)分析物中的每個(gè)分析物的存在或不存在。
【文檔編號(hào)】C12Q1/68GK104271767SQ201380018760
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】埃米爾·P·卡爾塔洛夫, 阿迪蒂亞·拉賈戈帕, 阿克塞爾·謝勒 申請(qǐng)人:加州理工學(xué)院