ES2314664T3 - Procedimiento para estabilizar reactivos de ensayo, recipiente de reactivos con reactivos de ensayo estabilizados y su utilizacion. - Google Patents

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Abstract

Recipiente de reactivos para la detección y/o cuantificación de por lo menos un analito biológico o químico a partir de una muestra, comprendiendo dicho recipiente de reactivos una superficie interna que encierra un volumen, en el que tienen lugar las reacciones analíticas del volumen de por lo menos un análisis para la detección y/o cuantificación de por lo menos un analito, y por lo menos dos reactivos de un análisis de un analito han sido secados sobre dicha superficie interior y por lo menos un primer dicho reactivo ha sido secado sobre una primera zona de la superficie interior separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona de la superficie interna, sobre la que ha sido secado por lo menos un segundo dicho reactivo, caracterizado porque el primer reactivo y el segundo reactivo forman un par en el que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es un sustrato de dicha enzima, y dicho par está constituido por una polimerasa de ácido nucleico y su sustrato.

Description

Procedimiento para estabilizar reactivos de ensayo, recipiente de reactivos con reactivos de ensayo estabilizados y su utilización.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para estabilizar reactivos de detección química y biológica en forma seca.
Antecedentes de la invención
Los procedimientos analíticos in vitro que permiten la detección de moléculas analitos específicas - moléculas pequeñas, electrólitos, proteínas, lípidos, hidratos de carbono o ácidos nucleicos - o incluso microorganismos tales como bacterias, virus hongos u organismos protozoarios, son esenciales para la moderna medicina humana y veterinaria, el control del entorno, el control de la seguridad alimentaria y todos los otros campos de investigación biológica. En muchas técnicas analíticas, la detección está por lo menos basada parcialmente en la amplificación de ácidos nucleicos. Los ejemplos de técnicas de amplificación de ácidos nucleicos incluyen pero no se limitan a la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) (Saiki et al, 1985), la amplificación basada en la secuencia ácido nucleica (NASBA) (Compton, 1991), la PCR de transcripción inversa y la PCR en tiempo real (Higuchi et al, 1992 y 1993). Mientras que las técnicas de amplificación de ácidos nucleicos se utilizan para detectar analitos de ácidos nucleicos, existen técnicas que combinan un ensayo ácido nucleico y un ensayo diferente de unión al ligando. En dichos procedimientos combinatorios, la amplificación del ácido nucleico se utiliza en la detección de una molécula tal como una proteína u otra molécula no ácido nucleica. Los ejemplos de procedimientos de combinación que incluyen una etapa de amplificación ácido nucleica incluyen la reacción en cadena de la inmunopolimerasa (Niemeyer et al., 2005), y el ensayo de proximidad de unión (Fredriksson et al., 2002).
Los ensayos analíticos en general pueden ser heterogéneos, lo que significa que por lo menos uno de los componentes del ensayo se une a un soporte sólido y por lo menos, uno de los componentes del ensayo está en solución, u homogéneo, lo que significa que todos los componentes del ensayo están en solución.
Dichas técnicas analíticas requieren a menudo varias etapas de pipeteo para combinar un conjunto de reactivos de detección con las muestras. Estas etapas de pipeteo, si se llevan a cabo manualmente, constituyen un origen importante de errores analíticos, especialmente en el caso de ensayos en los que pequeñas variaciones en las concentraciones de los componentes del ensayo provoquen errores significativos (tales como inmunoensayos competitivos) y requieran una cantidad considerable de tiempo manual. Si las etapas de pipeteo están automatizadas, como ocurre a menudo, los errores que se deben a acciones humanas, así como la cantidad de manipulaciones manuales pueden minimizarse pero, por otra parte, es necesario un costoso equipo para el manejo de líquidos. Para llevar a cabo técnicas analíticas que presenten una etapa en la que una muestra se combina con un equipo de reactivos de detección, más simples, rápidos, más fidedignos y que pueden aplicarse incluso fuera del entorno de un laboratorio especializado, es posible dispensar previamente los reactivos de detección a un recipiente, después de lo cual el agua en exceso se elimina y los reactivos se guardan de forma seca. El recipiente de reactivos secos actuará subsiguientemente también como un recipiente de reacción. De este modo, la realización del ensayo requiere una etapas mínimas de manipulación de líquidos:sólo es necesario añadir una muestra en un volumen apropiado de líquido apropiado a un recipiente que contiene ya los reactivos secos para la detección. Después de la adición de la muestra, los reactivos secos se aplican a, por ejemplo, inmunoensayos (Lövgren et al., 1996) y ensayos PCR (Nurmi et al., 2001).
Muchos reactivos químicos y biológicos son estables cuando están secos. Sin embargo, un problema al que se hace frente a menudo es que la composición de los reactivos de detección, cuando están secos en una muestra, es inestable, incluso en el caso de que todos los componentes, cuando están secos individualmente, fueran estables. Esta inestabilidad puede, por ejemplo, estar causada por uno o varios de los reactivos que actúan sobre uno o varios de los otros reactivos durante el secado o el almacenamiento, de forma que afecte adversamente a la estabilidad de los reactivos. Una manera de superar este problema es situar una capa aislante entre los distintos reactivos y prevenir de este modo cualesquiera reacciones adversas que puedan tener lugar entre los distintos componentes de los ensayos. Este tipo de enfoque se ha descrito en la técnica anterior (patente WO9738311, Lövgren et al. 1996). Separando por lo menos uno de los reactivos que intervienen en las reacciones no deseadas, la mezcla reactiva puede estabilizarse. Sin embargo, este enfoque requiere la adición de una capa aislante, que introduce algunos problemas en el proceso de preparación. En primer lugar, el reactivo que se añade después de la capa aislante debe dispensarse en un volumen tan pequeño como sea posible, para evitar la disolución de la capa aislante. La dispensación de un volumen pequeño tiende completamente a la variación, de forma que, como resultado, el error del ensayo analítico puede aumentar. Además, en algunas aplicaciones, puede ser imposible encontrar una composición apropiada para una capa aislante, ya que algunos de los componentes de la capa aislante en sí misma puede afectar adversamente al ensayo de detección. Así, la producción de reactivos secos sería más simple, menos proclive al error y posible más a menudo, si no se requiriera una capa de aislamiento. Otro problema relacionado con los problemas del ensayo seco, es el procedimiento para secar en sí mismo:habitualmente, se utiliza la liofilización. La liofilización, sin embargo, constituye un procedimiento que se solicita técnicamente más que el secado por aire, y sería ventajoso contar con una forma de estabilizar los reactivos para ensayos, de forma que pudiera utilizarse, en vez de la liofilización, el secado por aire para eliminar el agua en exceso de las mezclas reactivas.
La patente FR 2 674 253 da a conocer una composición que comprende los reactivos para una reacción de amplificación y la polimerasa, pero también indica que resulta preferido no incluir la polimerasa en los reactivos secos cuando se utilice la Taq polimerasa.
En algunos ensayos que incluyen una etapa de amplificación ácido nucleica utilizando una polimerasa del ácido nucleico, es posible secar los reactivos como una mezcla sin que se presente ninguna reacción indeseada. Un ejemplo de un ensayo funcional completo en el que todos los reactivos se secan como una mezcla, se ha publicado, por ejemplo, por Nurmi et al (2001). Sin embargo, en otros casos, algunas polimerasas de ácidos nucleicos muestran reacciones no deseadas o son inestables cuando se secan junto con otros reactivos de ensayo. Para resolver este problema, es necesario un procedimiento que permita la estabilización de dichas mezclas reactivas.
Objetivo y sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un recipiente de reactivos con reactivos estabilizados para ensayos que utilizan la polimerasa ácido nucleica como un reactivo.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para estabilizar reactivos químicos o biológicos para la detección y/o cuantificación de analitos biológicos o químicos para ensayos que utilizan la polimerasa ácido nucleica como un reactivo.
Todavía otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar la utilización de un recipiente de reactivos con reactivos estabilizados, en ensayos que utilicen la polimerasa ácido nucleica como un reactivo.
La presente invención proporciona un recipiente de reactivos para la detección y/o cuantificación de por lo menos un analito biológico o químico a partir de una muestra, comprendiendo dicho recipiente de reactivos una superficie interna que encierra un volumen, en el cual volumen tienen lugar reacciones analíticas de por lo menos, un análisis para la detección y/o cuantificación de por lo menos, un analito, y por lo menos dos reactivos de un análisis de un analito se secaron sobre dicha superficie interior secándose dicho primer reactivo, por lo menos, sobre una primera zona de la superficie interior separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona de la superficie interna, sobre la cual se secó, por lo menos, dicho segundo reactivo. Resulta característico para el recipiente de reactivos es que el primer reactivo y el segundo reactivo forman una pareja en la que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es un sustrato de dicha enzima, estando formado dicho par por una polimerasa de ácido nucleico y su sustrato.
La presente invención proporciona asimismo un procedimiento para estabilizar sobre una superficie interna de un recipiente de reactivos, reactivos secos para ensayo, para la detección y/o cuantificación de un analito biológico o químico a partir de una muestra, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:
a)
dispensar por lo menos dos reactivos, un primer reactivo y un segundo reactivo, necesarios en la detección del analito, sobre la superficie interna del recipiente de reactivos, y
b)
eliminar el agua en exceso de los reactivos,
en el que en la etapa a), el primer reactivo se dispensa sobre una primera zona de la superficie interna separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona de la superficie interna, sobre la cual se dispensa el segundo reactivo. Resulta característico del procedimiento, es que el primer reactivo y el segundo reactivo forman una pareja en la que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es un sustrato de dicha enzima, y dicha pareja está constituida por una polimerasa de ácido nucleico y su sustrato.
La presente invención proporciona además la utilización del recipiente de reactivos según la invención, para llevar a cabo un ensayo seleccionado de entre el grupo constituido por un ensayo de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), un ensayo que utiliza una transcriptasa inversa, una reacción en cadena de la polimerasa transcriptasa inversa, un ensayo inmuno-PCR, un ensayo basado en una secuencia ácido nucleica (NASBA), un ensayo de proximidad de unión, un ensayo de la reacción en cadena de la ligasa (LCR), un ensayo de amplificación por círculo rodante (RCA), y un ensayo de amplificación del desplazamiento de hebra (SDA).
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 representa la inestabilidad de los reactivos PCR cuando se secaron como una mezcla.
La Figura 2 representa la estabilidad de reactivos PCR cuando se secaron separando la ADN polimerasa del resto de los reactivos del ensayo.
La Figura 3 representa la estabilidad de los reactivos secos de síntesis del cADN, cuando se secaron conjuntamente o separando la transcriptasa inversa, comparados con los reactivos líquidos.
Descripción detallada de la invención
El término recipiente de reactivos tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un recipiente en el que se guardan reactivos. En el contexto de la presente invención, el recipiente de reactivos comprende un volumen que puede funcionar como una cámara reactiva. Típicamente, los reactivos son dispensados, secados y almacenados en el recipiente de reactivos que, subsiguientemente, puede actuar como un recipiente en el que tiene lugar una reacción analítica.
El término analito tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier sustancia u organismo viviente, o a parte de un organismo muerto o viviente, o a un virus o a parte de un virus, cuya presencia o cuantía es para su medición en una muestra de cualquier tipo.
El término muestra que se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier parte que se tome de lo que vaya a ser analizado. Puede hacer referencia asimismo a dicha parte ya diluida en un diluyente en una proporción conocida, típicamente un tampón o disolvente, tal como agua.
El término reactivo tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier sustancia individual o composición de distintas sustancias que es necesaria para determinar la presencia y/o la cuantía de un analito en una muestra.
El término enzima tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier fracción química que puede catalizar una reacción química. Una enzima es típicamente una proteína, formada en un organismo vivo o sintético, que actúa como un catalizador.
El término sustrato de una enzima tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a una sustancia que puede, en condiciones apropiadas, constituir un reaccionante de una reacción química catalizada por la enzima. En un ensayo, un sustrato puede ser un analito y/o un reactivo.
El término polimerasa de ácido nucleico, tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a cualquier fracción química que puede catalizar la síntesis o degradación de ácidos nucleicos o de derivados de ácidos nucleicos. Los ejemplos de dichas polimerasas de ácidos nucleicos incluyen pero no se limitan a ADN polimerasas, transcriptasa inversa, ARN polimerasa, ADN ligasa y ARN ligasa.
El término agente de unión tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier molécula que puede formar por lo menos un enlace covalente o no, con una segunda molécula.
Los ejemplos de agentes de unión incluyen pero no se limitan a inmunoglobulinas y sus derivados, tales como anticuerpos recombinantes, fragmentos Fab y scFv; agentes de unión ácido nucleicos, tales como ácidos nucleicos y derivados de ácidos nucleicos y aptámeros y ADNzimas y ribozimas; y proteínas que pueden unir ligandos específicos.
El término ligando tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier molécula que puede formar por lo menos un enlace covalente o no, con un agente de unión. Un ligando puede presentarse de forma natural o ser sintético. En un ensayo, un ligando puede ser el analito y/o un reactivo necesario en la detección de un analito.
El término transcriptasa inversa, tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a cualquier fracción química capaz de catalizar la síntesis del ácido desoxiribonucleico utilizando ácido ribonucleico o ácido desoxiribonucleico como matriz.
La expresión eliminación de agua en exceso, tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a cualquier procedimiento para reducir la cantidad de agua en el interior de un recipiente de reactivos. Como apreciará el experto en la materia, existen diversas formas de reducir la cantidad de agua. Preferentemente, el agua en exceso se elimina mediante secado por aire. Los ejemplos de otros procedimientos apropiados incluyen, pero no se limitan, al secado al vacío, secado térmico y liofilización.
La presente invención se refiere a un procedimiento para estabilizar reactivos de detección química y biológica, de una forma seca, procediendo a dispensar los reactivos a, por lo menos, dos zonas separadas espacialmente en el interior del mismo espacio recipiente reactivo antes de secar los reactivos, separando así físicamente uno o varios de los reactivos del resto de ellos sin utilizar una capa aislante entre las zonas.
Debe considerarse que un recipiente de reactivos según la invención puede comprender más de dos zonas separadas de manera clara, en las que los reactivos se han secado. De este modo, el recipiente de reactivos puede, por ejemplo, comprender una tercera, cuarta o incluso 21ª zonas separadas distintamente en las que los reactivos se han secado. Dichas formas de realización que contienen más de una zona sobre las que se han secado los reactivos, resultan preferidas si más de dos reactivos tienen que mantenerse separados de otros, para que sea seguro que los reactivos son estables durante el secado y/o el almacenamiento.
Según una forma de realización típica de la presente invención, los reactivos del ensayo incluyen por lo menos una enzima, es decir, una polimerasa ácido nucleica. Los ejemplos de enzimas apropiadas que pueden incluirse son, pero no se limitan a oxidoreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, ligasas. Por ejemplo, la composición de los reactivos del ensayo puede ser apropiada para llevar a cabo un ensayo cualitativo o cuantitativo para un analito que es:
a)
un reaccionante en,
b)
un inhibidor de,
c)
un activador de, o
d)
proteína, o
e)
una enzima que puede catalizar
una reacción química que tiene lugar después de combinar una muestra que contiene dicho analito con la composición de los reactivos del ensayo. Para estabilizar la composición de dichos reactivos del ensayo de una forma seca, puede separarse una enzima, por lo menos, de uno de los otros reactivos del ensayo, por lo menos, de uno de los otros reactivos del ensayo que constituyen, en una forma de realización preferida, un sustrato de la enzima.
Según otra forma de realización típica de la presente invención, los reactivos del ensayo incluyen, por lo menos, un sustrato para una enzima, es decir, una polimerasa de ácido nucleico. Sustratos preferidos incluyen pero no se limitan a ácidos nucleicos y sus derivados, ribonucleótidos, desoxiribonucleótidos, péptidos, aminoácidos, hidratos de carbono, lípidos, iones, moléculas orgánicas, moléculas inorgánicas, sustratos fluorogénicos, sustratos cromogénicos.
Por ejemplo, la composición de los reactivos del ensayo pueden ser apropiada para llevar a cabo un ensayo cualitativo o cuantitativo para un analito que es:
a)
un reaccionante en, o
b)
un inhibidor de, o
c)
un activador de, o
d)
proteína, o
e)
una enzima que puede catalizar
una reacción química que tiene lugar como resultado de combinar una muestra que contiene dicho analito con la composición de los reactivos del ensayo. Para estabilizar la composición de dichos reactivos del ensayo de una forma seca, puede separarse un sustrato para una enzima, a partir, por lo menos, de uno de los otros reactivos del ensayo, siendo, por lo menos, uno de los otros reactivos del ensayo, en una forma de realización preferente, una enzima capaz de actuar sobre dicho sustrato.
En todas las formas de realización de la invención, por lo menos, un primer reactivo, y un segundo reactivo, forman un par, en el que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es sustrato de dicha enzima, estando formada la pareja por una polimerasa de ácido nucleico y su sustrato. Los sustratos típicos son ácidos nucleicos o sus derivados, es decir, cualquier molécula que contenga ácido nucleico tal como el ácido desoxiribonucleico o el ácido ribonucleico, así como cualquier sustancia sintética o que se encuentre naturalmente que esté relacionada estructuralmente con los ácidos nucleicos.
Los ejemplos de derivados sintéticos de ácidos nucleicos incluyen pero no se limitan a ácido nucleico bloqueado (LNA), ácido nucleico peptídico (PNA), ácidos fosforotioato nucleicos, ácidos nucleicos conjugados covalente o no covalentemente a, por lo menos, una molécula orgánica o inorgánica, así como moléculas quiméricas que comprenden monómeros de ácidos nucleicos que se presentan de forma natural, y monómeros de derivados de ácidos nucleicos.
Según todas las formas de realización de la presente invención, los reactivos del ensayo incluyen una polimerasa de ácido nucleico, apropiadamente una ADN polimerasa termoestable o una ARN polimerasa termoestable. Por ejemplo, es posible que la composición de los reactivos del ensayo sea tal que pueda ser utilizada para llevar a cabo una reacción de amplificación del ácido nucleico, por ejemplo la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). En tal caso, se puede estabilizar la composición de reactivos del ensayo dispensando la ADN polimerasa en una zona separada de, por lo menos, algunas de las otras zonas necesarias para realizar la reacción de amplificación del ácido nucleico (véase la sección experimental).
Según las formas de realización preferidas de la presente invención, los reactivos del ensayo incluyen ácidos nucleicos o sus derivados, apropiadamente oligonucleótidos. Por ejemplo, es posible que la composición de los reactivos del ensayo incluya oligonucleótidos marcados y/o no, que se estabilizan de la degradación mediante una enzima que también se encuentra en la composición de los reactivos de ensayo, mediante separación física de la enzima. Si la composición de reactivos es apropiada para llevar a cabo la PCR, por ejemplo, entonces los reactivos del ensayo pueden estabilizarse separando físicamente los reactivos ácido nucleicos del ensayo del resto de los reactivos de éste, tal como se describe en la presente invención. El procedimiento puede aplicarse asimismo para estabilizar los reactivos que son necesarios para llevar a cabo otras reacciones de amplificación ácido nucleicas, que incluyen pero no se limitan a la PCR transcriptasa inversa, a la amplificación basada en la secuencia ácido nucleica (NASBA), a la amplificación de desplazamiento del filamento (SDA), a la reacción en cadena de la ligasa (LCR) o a la amplificación continuada en círculo (RCA).
En una forma de realización preferida de la invención, el primer reactivo es una transcriptasa inversa. Por ejemplo, la composición de los reactivos del ensayo puede ser apropiada para llevar a cabo una reacción de síntesis del cADN o una reacción PCR de transcripción inversa (RT-PCR). En tal caso, la composición de los reactivos del ensayo puede estabilizarse de forma seca separando físicamente la transcriptasa inversa de, por lo menos, uno de los otros reactivos del ensayo.
El recipiente de reactivos puede comprender más de un par de reactivos, estando formado cada par por un primer y un segundo reactivo que se utiliza en la detección de un analito químico y/o biológico, habiéndose secado el primer reactivo de cada par en una primera zona para dicho par de la superficie interna separada distintamente, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona para dicho par de la superficie interna, sobre la que se ha secado el segundo reactivo del par.
Debe considerarse que la primera zona y/o la segunda zona de cualquier par de reactivos, no necesitan ser la primera zona y/o la segunda zona de cualquier otro par de reactivos, aunque lo puedan ser. Cualquier primera o segunda zona de un par puede ser una primera o segunda zona de otro par. Es, sin embargo esencial para la invención, que reactivos que puedan interferirse, (es decir, reactivos cuya estabilidad esté esencialmente comprometida durante el secado y/o el almacenamiento si se encuentran en la misma zona), no estén en la misma zona.
El recipiente de reactivos puede ser para la detección de más de un analito químico y/o biológico, y el recipiente de reactivos puede comprender uno o más pares de reactivos, estando formado cada par por un primer y un segundo reactivo, para detectar y/o cuantificar un analito químico y/o biológico, el mismo o distinto para cada par, pudiéndose secar el primer reactivo de cada par en una primera zona para dicho par de la superficie interna separada distintamente, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona para cada par de la superficie interna, en la cual se puede secar el segundo reactivo del mismo par.
Según algunas formas de realización de la invención, otro primer reactivo es un agente de unión y otro segundo reactivo es un ligando de dicho agente de unión.
En otras formas de realización de la invención con varios pares de reactivos, otro primer reactivo puede ser un anticuerpo. Por ejemplo, la composición de reactivos del ensayo puede ser apropiada para llevar a cabo una reacción de inmunoensayo, de forma apropiada, un inmunoensayo competitivo o no competitivo. En tal caso, la composición de reactivos del ensayo puede estabilizarse de una forma seca separando físicamente, por lo menos, uno de los componentes del ensayo, del resto de los componentes del ensayo. Por ejemplo, se puede separar un anticuerpo marcado o un ligando marcado de un anticuerpo de, por lo menos, uno de los otros reactivos del ensayo que son necesarios para realizar éste. Por ejemplo, la separación de un anticuerpo de un ligando marcado evita la formación de complejos anticuerpo-ligando antes de la adición de una muestra, lo que comprometería la realización de un inmunoensayo competitivo. Asimismo, la separación de un anticuerpo marcado o no, del resto de los reactivos en un inmunoensayo competi-
tivo o no, puede reducir la señal de fondo medida en el ensayo, mejorando de este modo la sensibilidad del mismo.
En las formas de realización preferidas, todos los reactivos del análisis de cada analito, excluyendo la muestra y opcionalmente el tampón, se secaron en la superficie interna del recipiente de reactivos.
Las zonas que están distintamente separadas, en las que los reactivos se han secado, son típicamente puntos con un diámetro de 1 \mum a 2 cm, preferentemente de 0,1 mm a 5 mm.
Muchas de las formas de realización típicas del procedimiento de la presente invención, corresponden a las del recipiente de reactivos, tal como se han dado a conocer anteriormente.
En una forma de realización preferida del procedimiento de la presente invención, el agua en exceso se elimina mediante secado por aire o liofilización en la etapa b) del procedimiento.
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Parte experimental
Ejemplo 1
Estabilización de los reactivos secos PCR en tiempo real Materiales y métodos
Se preparó un ensayo PCR para Bacillus subtilis en un tubo de ensayo cerrado. La Tabla 1 muestra las secuencias y modificaciones de todos los cebadores (SEC ID nºs: 1 y 2) y sondas (SEC ID nºs: 3 y 4) oligonucleótidos. La química del ensayo PCR, que se basa en la utilización de sondas marcadas con lantánidos, se ha descrito en Nurmi et al (2002). Todas las amplificaciones PCR se llevaron a cabo en un volumen de 30 \mul que contenía 1 X Tampón Taq HotMaster (Eppendorf, Alemania);2,5 mM MgCl_{2}; 0,2 mM dNTPs; 0,3 MM cebadores hacia adelante e inversos; sonda marcada con 28 nM lantánidos; sonda extintora 280 nM y 1,25 unidades de polimerasa Taq Hotmaster (Eppendorf, Alemania).
TABLA 1 Oligonucleótidos
1
Para preparar pocillos secos PCR, mezclas PCR que contenían todos los otros reactivos PCR, excepto ADN matriz, se prepararon y dispensaron a pocillos reactivos de plástico. Para investigar el efecto estabilizante de la separación de la ADN polimerasa de los otros componentes del ensayo, se prepararon también mezclas reactivas que contenían todos los otros componentes del ensayo, excepto la ADN polimerasa y el ADN matriz. Las mezclas que no contenían ADN polimerasa se dispensaron a un pocillo reactivo de plástico y, en un lugar distinto en el mismo pocillo, se dispensó la ADN polimerasa en un volumen de 0,3 \mul, de tal forma que el líquido que contenía la polimerasa no estaba en contacto con el resto de los reactivos. El agua en exceso se eliminó de todos los pocillos mediante secado al aire a temperatura ambiente.
Para demostrar la estabilidad de los reactivos secos PCR, se ensayó su cumplimiento añadiendo un ADN matriz en un volumen de 30 \mul de agua estéril. Después de añadir la muestra, los reactivos secos del ensayo se disolvieron, por lo tanto. Después de precintar los pocillos reactivos, se sometieron a un protocolo de ciclado térmico que consistió en 43 ciclos de 15 segundos a 95ºC; 1 minuto a 60ºC; y 15 segundos a 55ºC. Las amplificaciones se controlaron midiendo el tiempo de resolución de la fluorescencia del europio a baja temperatura (55ºC) en ciclos PCR seleccionados, tal como se describe por Nurmi et al (2002). Se calcularon las relaciones señal-a-ruido para la totalidad de las mediciones de la fluorescencia del europio, dividiendo cada señal del europio por una señal promedio del europio obtenida a partir del mismo pocillo PCR en las tres primeras mediciones.
Resultados y discusión
La Figura 1 muestra la inestabilidad de los reactivos PCR secados como una mezcla. La figura muestra las proporciones señal-ruido del europio (sobre el eje y), que se obtuvieron en los ciclos 21-43 (sobre el eje x), medidas a partir de las reacciones PCR que se prepararon utilizando reactivos presecados PCR, que se habían secado como mezclas que contenían todos los componentes PCR, incluyendo la ADN polimerasa. PTC 1 (triángulos rellenos) y PTC 2 (rombos rellenos) denotan reacciones positivas de control, en las que se añadió como matriz ADN de Bacillus subtilis. NTC 1 (triángulos abiertos) y NTC 2 (rombos abiertos) denotan reacciones negativas de control, en las que se añadió agua pura en vez del ADN matriz. Las reacciones positivas de control dieron lugar a gráficas de amplificación que no fueron distintas de las obtenidas para las reacciones negativas de control: no existe señal amplificadora, indicando que los reactivos PCR secados como una mezcla que contiene todos los componentes PCR incluyendo la ADN polimerasa, no fueron estables.
La Figura 2 muestra la estabilidad de los reactivos PCR que se secaron separando la ADN polimerasa del resto de los reactivos del ensayo. La figura muestra las relaciones señal-ruido del europio (sobre el eje y) que se obtuvieron en los ciclos 23-43 (sobre el eje x) medidas a partir de las relaciones que se prepararon utilizando reactivos presecados PCR, que se habían secado en dos puntos separados, un primer punto que contenía la ADN polimerasa y uno segundo, que contenía los nucleótidos, tampón, cebador y sonda oligonucleótidos. PTC 3 (cuadrados rellenos) y PTC 4 (círculos rellenos) denotan reacciones positivas de control, en las que se añadió como matriz el ADN de Bacillus subtilis. NTC 3 (círculos abiertos) y NTC 4 (cuadrados abiertos) denotan reacciones negativas de control, en las que se añadió agua pura en vez de ADN matriz. Las reacciones positivas de control dieron lugar a gráficas de amplificación que son claramente distintas de las gráficas obtenidas para las reacciones negativas de control: existe una clara señal amplificadora, que indica que los reactivos PCR, cuando se secan como dos puntos separados, fueron estables.
Las Figuras 1 y 2 muestran el efecto de la separación de la ADN polimerasa del resto de los reactivos PCR. Cuando los reactivos del ensayo se secaron como una mezcla, las mezclas no eran estables y no pudo detectarse una amplificación del ADN diana (figura 1). Solamente se obtuvo una clara señal de amplificación a partir de los pocillos reactivos en los que la ADN polimerasa se separó del resto de los reactivos (figura 2). Esto se explica probablemente por una reacción adversa catalizada por la ADN polimerasa durante el secado. Ya al comienzo de la amplificación, las señales absolutas de fluorescencia del europio obtenidas a partir de las reacciones que se prepararon sin separación de la ADN polimerasa, fueron significativamente más altas que en las reacciones en las que la ADN polimerasa se había secado separada del resto de los reactivos. Es por tanto, probable, que durante el secado, la ADN polimerasa ejerciera una función adversa, posiblemente un ataque nucleolítico, sobre uno o la totalidad de los oligonucleótidos que se encontraban en la mezcla de reactivos. Este tipo de comportamiento podría explicarse por el hecho de que durante el secado, las concentraciones de todos los reactivos aumentan hasta un nivel muy alto, antes de que el agua en exceso se haya eliminado. A dichas altas concentraciones de la enzima, nucleótidos, electrólitos y oligonucleótidos, pueden tener lugar reacciones impredecibles.
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Ejemplo 2
Estabilización de los reactivos secos de la síntesis de cADN Materiales y métodos
Se llevaron a cabo reacciones de transcripción inversa utilizando el Equipo Archivo del cADN de Alta Capacidad (Applied Biosystems, USA) para transcribir inversamente una cantidad constante (10.000 moléculas) de mmPSA, que es una especie de ARN sintetizado in vitro (Nurmi et al., 2002). Como controles negativos, se llevaron a cabo también reacciones que contenían agua en vez del ARN matriz. Se prepararon y compararon tres tipos de reacciones (a-c):
a.
Reacciones normales de síntesis de cADN (volumen de 10 \mul) que se prepararon y realizaron según las instrucciones proporcionadas por el fabricante.
b.
Reacciones químicas en seco, en las que todos los componentes reactivos, excepto el ARN matriz (tampón, dNTPs, cebadores oligonucleótidos de secuencia al azar y transcriptasa inversa) se predispensaron al fondo de un recipiente reactivo, eliminándose el agua en exceso mediante secado al aire. El ARN de la muestra se añadió en un volumen de 10 \mul de agua.
c.
Reacciones químicas en seco, que se prepararon y llevaron a cabo como anteriormente (b), excepto porque la transcriptasa inversa se dispensó y secó sobre una zona distinta en el fondo del recipiente reactivo, no existiendo solapamiento entre las zonas ocupadas por la trancriptasa inversa y el resto de los reactivos de síntesis del cADN (es decir, tampón, nucleótidos e cebadores oligonucleótidos secuenciales al azar)
Para analizar la eficiencia de la síntesis del cADN en los distintos casos, muestras de cADN de 2,5 \mul obtenidas de las tres formas diferentes que se han descrito anteriormente, se analizaron en reacciones PCR en tiempo real. Las reacciones de amplificación de 10 \mul consistieron en 1 X Tampón HotMaster (Eppendorf, Alemania); 0,15 mM dNTPs; 0,075 \muM cebadores hacia adelante e inversos; sonda marcada con 0,12 \muM terbio, sonda extintora 1,2 \muM y 0,25 unidades de ADN polimerasa Hotmaster (Eppendorf, Alemania). Las secuencias y modificaciones de todos los oligonucleótidos sonda e cebadores se muestran en la tabla 1 (Nurmi et al., 2002). Todas las reacciones PCR se llevaron a cabo en un único experimento sobre Placas ópticas MicroAmp precintadas con Tapas ópticas MicroAmp (Applied Biosystems). La ciclación térmica (dispositivo PTC 200 ADN, MJ Research, USA), consistió en los siguientes segmentos:10 ciclos de desnaturalización a 95ºC durante 15 segundos, seguido por la hibridización y alargamiento de los cebadores y la digestión de la sonda a 63,5ºC durante 1 minuto; 8 ciclos de desnaturalización a 95ºC durante 15 segundos, seguido por la hibridización y alargamiento de los cebadores y la digestión de la sonda a 61,5ºC durante 1 minuto; 23 ciclos de desnaturalización a 95ºC durante 15 segundos, seguido por la hibridización y alargamiento de los cebadores y la digestión de la sonda a 61,5ºC durante 1 minuto. En los ciclos 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39 y 41 (es decir, ciclos 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 y 23 del último segmento), la temperatura se bajó a 35ºC durante 15 segundos después de la etapa de hibridización/prolongación/digestión de la sonda. A esta temperatura más baja, se obtuvieron las intensidades de la fluorescencia del terbio resueltas en el tiempo de todas las reacciones, utilizando un Contador Multimarcador Victor 1420 (PerkinElmer Life and Analytical Sciences, USA). Las relaciones señal-ruido se calcularon para todas las mediciones de la fluorescencia del terbio dividiendo cada señal del terbio por la señal promedio del terbio obtenida a partir del mismo pocillo PCR en las dos primeras mediciones (en los ciclos PCR 19 y 21).
Resultados y exposición
La Figura 3 y la tabla 2 muestran cómo los reactivos de la síntesis del cADN pueden ser estabilizados de forma seca secando la transcriptasa inversa en una zona que está separada del resto de los reactivos.
La Figura 3 muestra la estabilización de los reactivos secos de la síntesis del cADN. La graficación de la amplificación se generó utilizando como matriz PCR, cADN que se sintetizó empezando a partir de 10.000 moléculas de mmPSA RNA (símbolos abiertos) o, en reacciones negativas de control, absolutamente no ARN matriz (símbolos cerrados). Se llevaron a cabo tres tipos distintos de reacciones de síntesis del cADN: en a), se llevó a cabo una síntesis normal del cADN, según las instrucciones proporcionadas por el fabricante (círculos); en b), todos los reactivos de la síntesis del cADN se secaron como una mezcla (cuadrados), y en c), la enzima transcriptasa inversa y el resto de los reactivos de la síntesis del cADN se secaron en zonas separadas (rombos). Cada reacción de síntesis del cADN se llevó a cabo en tres tubos de ensayo duplicados y cada muestra de cADN se analizó en dos reacciones duplicadas de amplificación PCR; cada curva en la figura representa las relaciones promedio señal-ruido del terbio obtenidas a partir de las seis amplificaciones PCR duplicadas. El blanco PCR (triángulos) fue un control PCR negativo que contenía sólo agua como matriz y representa el promedio de dos reacciones duplicadas. Como puede apreciarse en la figura, la separación de la transcriptasa inversa del resto de los reactivos (c) da lugar a resultados comparables con el procedimiento de síntesis normal del cADN que utiliza reactivos líquidos (a), mientras que si los reactivos se secan como una mezcla (b), la eficiencia de la síntesis del cADN es muy baja.
Las gráficas de amplificación de las reacciones PCR que contienen como matrices los cADN obtenidos utilizando los tres procedimientos distintos (a-c) que se han descrito en (el apartado) materiales y métodos, se muestran en la figura 3. Como puede apreciarse, el funcionamiento de los reactivos secos, cuando son estabilizados dispensando la transcriptasa inversa a una zona separada, es igual o casi igual a los reactivos normales que no se secaron. En su lugar, si la mezcla reactiva se seca sin separar la trancriptasa inversa del resto de los reactivos, el rendimiento del ensayo cae de manera importante. En la figura 3, esto es visible como la curva de amplificación, que muestra la relación señal-ruido de la fluorescencia del terbio en el eje y, y el número de ciclos de PCR en el eje x, cruzando el valor 1,3 del umbral en un ciclo PCR mucho más tarde que cuando los reactivos se estabilizan o cuando se utilizan reactivos recientes.
La tabla 2 muestra los valores umbral de los ciclos obtenidos utilizando mezclas de reactivos de cADN preparadas de tres formas distintas. Cada reacción de síntesis de cADN se llevó a cabo en tres tubos de ensayo duplicados y cada muestra de cADN se analizó en dos reacciones de amplificación PCR duplicadas; para cada caso, se muestra el valor promedio del umbral del ciclo obtenido a partir de seis amplificaciones PCR-transcripción inversa duplicadas. Los valores del umbral de ciclo (C_{t}), o los números de ciclo PCR a los cuales las proporciones señal-ruido de la fluorescencia cruzan el valor del umbral, se muestran para las distintas reacciones. El valor C_{t} está relacionado inversamente con el logaritmo en base diez del número inicial de copias de la matriz en PCR; por tanto, cuanto más alto era el umbral del ciclo, menos cADN se encontraba en el recipiente PCR al comienzo de la amplificación. Por tanto, cuanto más eficiente fue la síntesis del cADN, más bajo fue el valor C_{t}. Puede apreciarse en la tabla 2 que la eficiencia de la transcripción inversa fue la más alta cuando se utilizaron reactivos recién preparados y casi tan alta cuando los reactivos se estabilizaron secando la trancriptasa inversa en una zona separada del resto de los reactivos;sin embargo, la eficiencia de la síntesis del cADN es claramente inferior cuando todos los reactivos se secaron como una mezcla. Esto puede explicarse, por ejemplo, por la inactivación parcial de la transcriptasa inversa cuando se secó conjuntamente con los otros reactivos de la síntesis del cADN, o por las reacciones adversas catalizadas por la transcriptasa inversa durante el secado. Está claro, por lo tanto, que el procedimiento según la presente invención permite la conservación de los reactivos de la síntesis del cADN de forma seca.
TABLA 2 Valores obtenidos de los umbrales de ciclos
2
Las formas de realización que se describen son ilustrativas y no limitativas.
Referencias
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<110> Abacus Diagnostica Oy
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Korpimäki, Teemu
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Lövgren, Timo
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Nurmi, Jussi
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<120> Procedimiento para estabilizar reactivos de ensayo, recipiente de reactivos con reactivos de ensayo estabilizados y su utilización
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<130> AP101913
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<170> PatentIn version 3.1
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<212> ADN
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<223> sonda
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<212> ADN
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<220>
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<212> ADN
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<221> base modificada
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LISTADO DE SECUENCIAS
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<110> Abacus Diagnostica Oy
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Korpimäki, Teemu
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Lövgren, Timo
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Nurmi, Jussi
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<120> Procedimiento para estabilizar reactivos de ensayo, recipiente de reactivos con reactivos de ensayo estabilizados y su utilización
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<130> AP102336
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<150> US 60/576,820
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<210> 8
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 18
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<223> sonda extintora
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<221> base modificada
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<222> (17)..(17)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> amino modificado
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<400> 8
\hskip1cm
18

Claims (13)

1. Recipiente de reactivos para la detección y/o cuantificación de por lo menos un analito biológico o químico a partir de una muestra, comprendiendo dicho recipiente de reactivos una superficie interna que encierra un volumen, en el que tienen lugar las reacciones analíticas del volumen de por lo menos un análisis para la detección y/o cuantificación de por lo menos un analito, y por lo menos dos reactivos de un análisis de un analito han sido secados sobre dicha superficie interior y por lo menos un primer dicho reactivo ha sido secado sobre una primera zona de la superficie interior separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona de la superficie interna, sobre la que ha sido secado por lo menos un segundo dicho reactivo, caracterizado porque el primer reactivo y el segundo reactivo forman un par en el que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es un sustrato de dicha enzima, y dicho par está constituido por una polimerasa de ácido nucleico y su sustrato.
2. Recipiente de reactivos según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer reactivo es una transcriptasa inversa.
3. Recipiente de reactivos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el recipiente de reactivos comprende más de un par de reactivos, estando constituido cada par por un primer y un segundo reactivo, de un analito químico y/o biológico que se va a detectar, y el primer reactivo de cada par se ha secado sobre una primera zona para dicho par, de la superficie interior separada claramente, es decir sin solapamiento, de una segunda zona para dicho par, de la superficie interna sobre la que se secó el segundo reactivo del par.
4. Recipiente de reactivos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el recipiente de reactivos es para la detección de más de un analito químico y/o biológico y el recipiente de reactivos comprende uno o más pares de reactivos, estando constituido cada par por un primer y un segundo reactivo, para un analito biológico y/o químico, igual o diferente para cada par, que debe ser detectado, y el primer reactivo de cada par ha sido secado sobre una primera zona para dicho par, de la superficie interna separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona para cada par, de la superficie interna sobre la que el segundo reactivo del mismo par ha sido secado.
5. Recipiente de reactivos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todos los reactivos del análisis de cada analito, excluyendo la muestra y opcionalmente el tampón, se secaron sobre la superficie interna del recipiente de reactivos.
6. Recipiente de reactivos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las zonas separadas de manera clara en las que los reactivos se secaron, son puntos con un diámetro de 1 \mum a 2 cm, preferentemente de 0,1 mm a 5 mm.
7. Procedimiento para estabilizar sobre una superficie interna de un recipiente de reactivos reactivos de ensayo secos para la detección y/o cuantificación de un analito biológico y/o químico a partir de una muestra, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consiste en
a)
dispensar por lo menos dos reactivos, un primer y un segundo reactivos, que resultan necesarios en la detección del analito sobre la superficie interna del recipiente de reactivos, y
b)
eliminar el agua en exceso de los reactivos,
en el que en la etapa a) el primer reactivo se dispensa sobre una primera zona de la superficie interna separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona de la superficie interna sobre la que se dispensa el segundo reactivo, caracterizado porque el primer reactivo y el segundo reactivo forman un par en el que el primer reactivo es una enzima y el segundo reactivo es un sustrato de dicha enzima, y dicho par está constituido por una polimerasa ácido nucleica y su sustrato.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el primer reactivo es una transcriptasa inversa.
9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el recipiente de reactivos comprende más de un par de reactivos, estando cada par constituido por lo menos por un primer y un segundo reactivo, de un analito químico y/o biológico que debe ser detectado y en la etapa a) el primer reactivo de cada par es dispensado sobre una primera zona para cada par de la superficie interna separada de manera clara, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona para cada par de la superficie interna sobre la que se dispensa el segundo reactivo del mismo par.
10. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el recipiente de reactivos es para la detección y/o cuantificación de más de un analito químico y/o biológico, comprendiendo dicho recipiente de reactivos pares de reactivos constituidos por lo menos por un primer y un segundo reactivo para un analito químico y/o biológico, igual o diferente para cada par, que debe ser detectado en la etapa a) el primer reactivo de cada par se dispensa sobre una primera zona para cada par de la superficie interna separada claramente, es decir, sin ningún solapamiento, de una segunda zona para cada par de la superficie interna sobre la que se dispensa el segundo reactivo del mismo par.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque en la etapa a) todos los reactivos del análisis del analito, o los análisis de cada analito, excluyendo la muestra y opcionalmente un tampón, se dispensan sobre la superficie interna del recipiente de reactivos.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque en la etapa b) el agua en exceso es eliminada mediante secado por aire o liofilización.
13. Utilización del recipiente de reactivos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para llevar a cabo un ensayo seleccionado de entre el grupo constituido por un ensayo de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), un ensayo que utiliza una transcriptasa inversa, una reacción en cadena de la polimerasa transcriptasa inversa, un ensayo inmuno-PCR, un ensayo basado en una secuencia ácido nucleica (NASBA), un ensayo de proximidad de unión, un ensayo de la reacción en cadena de la ligasa (LCR), un ensayo de amplificación por círculo rodante (RCA), y un ensayo de amplificación por desplazamiento de hebra (SDA).
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