DE19957861A1 - Probenbehälter zur Lagerung und Identifizierung von DNA/RNA-haltigem Material - Google Patents
Probenbehälter zur Lagerung und Identifizierung von DNA/RNA-haltigem MaterialInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine hygroskopische Substanz enthaltenden Probenbehälter, der eine direkte Probenkonservierung und/oder Zuordnung von DNA/RNA-haltigem Material am Gewinnungsort ermöglicht, sowie dessen Verwendung zur Lagerung/Konservierung von DNA/RNA-haltigen Proben.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine hygroskopische Substanz enthaltenden
Probenbehälter, der eine direkte Probenkonservierung und Zuordnung von DNA/RNA-
haltigem Material am Gewinnungsort ermöglicht.
Mit dem Aufschwung molekularbiologischer Techniken und der damit einhergehenden
verbesserten Möglichkeiten zur Fragestellung-orientierten Analyse werden immer mehr
Proben von verschiedenen und weit auseinander liegenden Gewinnungsorten zu Labors
transportiert, in denen die Durchführung der entsprechenden Analysen erfolgt.
Die Untersuchungsproben werden dabei meistens außerhalb von Labors vor Ort
gewonnen. Dabei wird das Probengut, wie Blut oder Gewebe etc., unter Vermeidung
von Verunreinigungen in einen geeigneten Behälter überführt und zum anschließenden
Transport vorbehandelt, um die Möglichkeit einer anschließenden DNA/RNA-Isolierung
und -Analyse zu gewährleisten. Die Vorbehandlung kann beispielsweise Versetzen der
Probe mit einem die Gerinnung verhindernden Stoff oder Kühlen auf +4°C oder Ein
frieren mittels Trockeneis oder flüssigem Stickstoff umfassen. Für das Kühlen/Ein
frieren der Proben sind jedoch die entsprechenden Vorrichtungen erforderlich, wie ein
Kühlschrank oder ein Behälter mit Trockeneis/flüssigem Stickstoff. Damit wird der
Transport zu den Labors jedoch aufwendig und kostenintensiv, da ein Transport mit
Trockeneis oder flüssigem Stickstoff als Kühlmittel zu den Gefahrenguttransporten
gezählt wird. Beim Eintreffen der Proben in den Labors müssen die am Gewinnungsort
provisorisch vorbehandelten Proben nach Aufteilen in Aliquots weiter behandelt
werden, um diese als Rückstellproben oder für spätere Untersuchungszwecke
einzulagern, ohne daß die DNA schon isoliert worden wäre.
Die vorstehend aufgeführten Probleme treten auch bei Probentransporten zwischen mo
lekulargenetischen Labors oder bei Transporten von Sammelstellen, Erhebungs
einrichtungen etc. zu den Labors auf, da die Proben in gefrorenem Zustand oder
zumindest gekühlt transportiert und gelagert werden müssen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die vorstehenden Proble
me zu lösen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Probenbehälter zur Konservierung und/oder
Lagerung von DNA/RNA-haltigem Material, der eine stark hygroskopische Substanz
enthält.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, bei dem
die hygroskopische Substanz von dem Probenraum mittels einer permeablen Trennwand
abgetrennt ist.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, bei dem
das hygroskopische Material in einem Bereich des Deckels integriert ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters,
bei dem das hygroskopische Material am Boden des Behälters angeordnet und mit einer
Trennwand von dem die Probe aufnehmenden Bereich des Behälters getrennt ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenbehälters, in
Form einer Spritze.
Biologische Proben enthalten im allgemeinen einen Wassergehalt, der innerhalb einer
kurzen Zeit zu einem durch mikrobielle oder enzymatische/lytische Vorgänge bedingten
Abbau führt. Erfindungsgemäß werden nun die Proben bereits am Gewinnungsort,
dadurch vor der beschriebenen Zerstörung geschützt, in dem das in den Probenbehälter
überführte Material auf einen Wassergehalt getrocknet wird, bei dem die zu
analysierenden Nukleinsäuren stabil sind. Die Trocknung der Proben im Behälter erfolgt
dabei erfindungsgemäß durch darin vorliegende Materialien, die so stark hygroskopisch
sind, daß sie durch direkten oder indirekten Kontakt mit der in den Behälter
eingebrachten Probe aktiv so stark Wasser(dampf)/Feuchtigkeit aufnehmen, daß die
Probe in sehr kurzer Zeit und so weit austrocknet, so daß der Ablauf von Zer
setzungsprozesse verhindert wird.
Die hygroskopischen Substanzen können ausgewählt werden aus der Gruppe, umfassend
beispielsweise Zeolithe, Silikagel, wie Silikagel E, Blaugel kompatible Solute (aus
halophilen Bakterien gewonnen), Calciumcarbid, Natriumsulfat, aktivierte Tonerde
(Aluminiumoxid), gesättigte Salzlösungen (Magnesiumchlorid, -hexahydrat
Natriumdichromat) oder Molekularsieb. Zeolithe haben zusätzlich den Vorteil, daß sie
sich bei Aufnahme von Wassermolekülen erwärmen. Dadurch kann neben dem
Wasserentzug auch erreicht werden, daß gleichzeitig durch die Erwärmung Enzyme,
wie Proteasen, DNAsen, oder RNAsen, vollständig bzw. zeitweise inaktiviert werden.
Auch eine zusätzliche Einbringung von Sauerstoff oder Schadstoffabsorbern ist vom
Bereich der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie beispielsweise SO2, HCl, NH3,
organische Komponenten, Kieselgur, Polyethylen, Ca(OH)2, saugfähige Graphitverbin
dungen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das hygroskopische Mittel mit der Probe in
direkten Kontakt treten. Alternativ kann der Probenbehälter jedoch derart aufgebaut
sein, daß die hygroskopische Substanz von einem die Probe aufnehmenden Bereich des
Probenbehälters derart getrennt ist, daß zwischen der hygroskopischen Substanz und der
Probe kein körperlicher Kontakt mehr stattfinden kann. Die Trennung erfolgt
zweckmäßigerweise durch eine wasserdurchlässige Trennwand, wobei ein Sieb, ein
Netz, eine wasserdurchlässige Schicht (beispielsweise Goretex®) oder eine Membran
eingesetzt werden können, so daß die hygroskopische Substanz der Probe das Wasser
gut entziehen kann. Dabei kann das Trennmaterial so gewählt werden, daß es die
anschliessende DNA/RNA-Isolierung unterstützt, wie beispielsweise Nitrocellulose,
Resine, Dynabeads® usw.
Die Trocknung der Proben durch Wasserentzug mittels hygroskopischer Materialien hat
weiterhin den Vorteil, daß die anschliessende Isolation von DNA/RNA erleichtert wird,
da bei einer nachfolgenden Analyse nur soviel Flüssigkeit/Pufferlösung zugeführt
werden muß, wie für die Isolierung erforderlich ist. Eine Verdünnung durch proben
interne Flüssigkeiten, wie dies beispielsweise bei Speichel-, Blut-, Harn- etc. Proben der
Fall ist, kann vermieden werden. Vielmehr kann mittels des erfindungsgemäßen
Probenbehälters unmittelbar erreicht werden, daß durch die Trocknung bereits eine
Konzentration für eine sich anschließende Analyse erfolgt.
Weiterhin hat sich gezeigt, daß der im Probenbehälter ablaufende Trocknungsprozeß die
strukturelle Integrität der Probe bereits dahingehend beeinflußt, daß beispielsweise
Zellen durch den Trocknungsprozeß aufgebrochen werden können, was die anschließen
de Isolierung von DNA bzw. RNA zur Analyse erleichtert, da Verfahrensschritte
eingespart werden.
Der Probensammel- und Konservierungsbehälter (Probenbehälter) kann aus einer Viel
zahl von Materialien bestehen, einschließlich beispielsweise Glas, Kunststoff, Metall,
beschichtetes Papier etc. Die einzige Voraussetzung für das für den Aufbau des
Probenbehälters eingesetzte Material besteht darin, daß es im wesentlichen Wasser- und
Luft-undurchlässig ist, so daß das darin vorliegende hygroskopische Material nicht
vorzeitig durch Aufnahme von Wasser(dampf)/Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung
erschöpft wird. Zudem wird dadurch verhindert, daß die einmal getrocknete Probe nicht
unkontrolliert mit Luftfeuchtigkeit/Wasser in Kontakt kommt, so daß Zersetzungs
prozesse wieder einsetzen können.
Der Behälter ist mit einem Deckel verschließbar, so daß ein im wesentlichen wasserun
durchlässiger Verschluß des Probenbehälters gewährleistet wird. Der Deckel kann
separat oder einstückig mit dem Probenbehälter ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Behälter weiter in zwei
oder mehrere Bereiche unterteilt sein, wobei mindestens ein Bereich zur Aufnahme der
Proben (Probenraum) und ein oder mehrere Bereiche für die Lagerung der
hygroskopischen Substanz vorgesehen sind.
Durch eine derartige Aufteilung des Probenbehälters in mindestens einen Probenraum
und mindestens einen Raum für die hygroskopische Substanz kann weiter gewährleistet
werden, daß die Probe zur Weiterverarbeitung aus dem Probenbehälter entfernt werden
kann ohne die hygroskopische Substanz mitzunehmen. Die Trennung zwischen Proben
raum und hygroskopische Substanz kann dabei so ausgestaltet sein, daß sie ein Sieb, ein
Netz, ein durchlässiges Gewebe, eine Membran o. ä. darstellt. Der Raum für das
hygroskopische Material kann beispielsweise auch derart ausgestaltet sein, daß durch
eine Verjüngung an einem Ende ein Austreten der hygroskopischen Substanz verhindert
wird, während Wasser(dampf)/Luftfeuchtigkeit ungehindert durchgelangt.
Die Probe kann jedoch auch direkt mit der hygroskopischen Substanz in Kontakt
kommen. In diesem Fall werden Probe und hygroskopische Substanz für die spätere
Verarbeitung (DNA-Isolation) aufgrund ihrer unterschiedlichen Struktur manuell oder
mechanisch voneinander getrennt oder gemeinsam weiterbearbeitet, wobei die Struktur
von Probe und hygroskopische Substanz verändert werden kann (beispielsweise durch
Zerreiben/Zerstossen/Mahlen etc.).
Der Probenbehälter kann weiter auch derart ausgestaltet werden, daß die Zerkleinerung
des Probenmaterials mit einem Teil des Probenbehälter oder einem gesonderten Einmal-
Gebrauchsteil durchgeführt werden kann, so daß der erste Schritt der DNA/RNA-Iso
lierung bereits im Probenbehälter erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Probenbehälter auch
derart ausgestaltet sein, daß die hygroskopische Substanz entfernt wird und die Probe im
Probenbehälter verbleibt, so daß die DNA/RNA-Isolierung in dem Probenbehälter selbst
erfolgen kann. So kann beispielsweise die hygroskopische Substanz in einem einstückig
mit dem Deckel des Probenbehälters ausgebildeten Bereich oder in einem an den Deckel
mittels Befestigungsmitteln anbringbaren Bereich vorliegen, wobei der Deckel oder der
daran angebrachte Bereich nach Trocknung durch einen anderen Deckel ersetzt wird
(siehe Fig. 3).
Neben der hygroskopischen Substanz können in dem Probenbehälter auch andere
Substanzen vorhanden sein, die eine anschließende Isolierung/Analyse der Nuklein
säuren erleichtern.
Der Probenbehälter kann als Einzel- oder Mehrfachsystem angelegt sein und kann eine
Reihe derartiger Probenbehälter umfassen.
Um eine bessere Zuordnung der Probe zu dem Probenursprung, von dem sie gewonnen
wurde, zu ermöglichen, kann der Probenbehälter weiter ein Beschriftungsfeld enthalten,
das direkt beim Befüllen von Hand beschriftet oder mit einem geeigneten Drucker direkt
vor/beim/nach dem Befüllen bedruckt wird, vorbedruckt ist mit einem "Barcode" oder
einer Nummer bzw. neben oder anstelle einer Beschriftung auch einen elektronischen
Chip oder ähnliches enthält (aufgeklebt, ins Material integriert, eingegossen oder einge
baut).
Weitere Ausführungen des Probenbehälter können sein ein runder oder eckiger
Probenbehälter, in den ein luftdicht schließender Deckel eingeführt wird, der die
hygroskopische Substanz trägt. Dabei kann die hygroskopische Substanz direkt an den
Deckel geklebt oder anders befestigt sein, so daß sie gegebenenfalls auch direkt mit dem
Probenmaterial in Kontakt kommt. Die hygroskopische Substanz kann auch durch eine
luftdicht schließende Folie abgedeckt sein, um die Substanz zu schützen. Diese Folie
wird dann nach dem Einbringen der Probe und vor Verschließen des Behälters entfernt,
so daß die hygroskopische Substanz das Wasser aus der Probe entziehen kann. Die
hygroskopische Substanz kann aber auch in einem Luft- und Wasserdampf
durchlässigen, also löcherigen Kunststoffbehälter oder in einer Art Netz eingepackt sein
(Beispiel siehe Abb. 2). Diese Packung von hygroskopischer Substanz kann so gestaltet
sein, daß die Oberfläche durch Einbuchtungen oder Kanäle vergrößert wird.
Weiterhin ist denkbar ein runder oder eckiger, flacher Probenbehälter mit einem
luftdicht schliessenden Deckel (Beispiel siehe Abb. 3). Der Deckel kann dabei so
ausgestaltet sein, daß mehrere Probenbehälter stabil aufeinander gestapelt werden
können. Die Identifikation der Behälter bzw. Proben kann durch Beschriftungsfelder auf
den Seiten der Probenbehälter erfolgen. Die hygroskopische Substanz befindet sich am
Boden und/oder den Wänden des Probenbehälter, dergestalt, daß sie entweder durch ein
Netz/Sieb/durchlässige Membran festgehalten und vom Probenmaterial getrennt sind,
oder daß sie an den Wänden und Boden fixiert/angeklebt usw. ist oder bei der
Produktion derart vorgefertigt wurde, daß die hygroskopische Substanz bereits selbst
eine geformte Wanne o. ä. bildet, in die das Probenmaterial direkt eingelagert wird. Die
hygroskopische Substanz kann aber auch an den Deckel (siehe Abb. 2) geklebt oder auf
andere Art und Weise daran befestigt sein.
Der Behälter kann weiterhin ein zylindrischer Behälter sein, der auf der einen Seite eine
Öffnung hat, durch die flüssiges oder gasförmiges Probenmaterial in den Probenbehälter
eingesaugt werden kann (Beispiel siehe Abb. 4). Das Einsaugen kann durch einen
dichten Stempel auf der anderen Seite des Zylinders erreicht werden. Dieser Stempel,
der beim Zurückziehen ein Vakuum erzeugt, kann an einer Sollbruchstelle derart
abgetrennt werden, daß beim Erreichen der Sollbruchstelle am hinteren Ende des
Zylinders durch eine Kippbewegungen der Endteil des Stempels abgebrochen wird,
während der vordere Teile des Stempels im Zylinder verbleibt und diesen nach hinten
luftdicht verschließt. Der Verschluß auf der anderen (vorderen) Seite des Zylinders
erfolgt durch eine Kappe oder durch Zuschweißen/Zukleben/Zudrücken der Öffnung
o. ä.. Im Zylinder befindet sich die hygroskopische Substanz. Die hygroskopische
Substanz kann dabei einfach eingefüllt oder abgetrennt sein oder einen Hohlzylinder
bilden, in den das Probenmaterial eingesaugt wird. Der zylindrische Probenbehälter
kann so gestaltet sein, daß eine Aussenseite als plane/ebene Fläche ausgebildet wird, die
als Beschriftungsfläche dient.
Die erfindungsgemäßen Probenbehälter können bei Transporten zu, von und zwischen
Labors eingesetzt werden, zur Probenlagerung bei Umwelt-Bedingungen, wie bei
Raumtemperatur und zur unmittelbaren Erstellung von Rückstellproben, d. h. Gewinnung
ohne Durchführung einer Analyse bereits bei der Gewinnung.
Als Einsatzgebiete für die erfindungsgemäßen Probenbehälter sind insbesondere
denkbar Produktsicherung, Lebensmittelüberwachung, in-line-Qualitätsmanagement,
Tierzucht, Pflanzenproduktion, Medizin (Biopsien) sowie Blut-, Speichel-, Schweiß-,
Harn-, Kot-, Wundsekret-, Körperflüssigkeits- etc. Proben für die Forensik, Gewebe,
Zellen, Embryonen, Spermien, Ökologie, Umweltüberwachung etc.
Claims (7)
1. Probenbehälter zur Konservierung und/oder Lagerung von DNA/RNA-haltigem
Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter eine stark hygrosko
pische Substanz enthält.
2. Probenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
hygroskopische Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Zeolith,
Silikagel oder Molekularsieb.
3. Probenbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die hygroskopische
Substanz von dem verbleibenden Raum des Probenbehälters durch eine
wasserdurchlässige Trennwand getrennt ist.
4. Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
wasserdurchlässige Trennwand ein Sieb, ein Netz oder eine Membran ist.
5. Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das
hygroskopische Material in einem an den Deckel des Probenbehälters
angebrachten Raum vorliegt.
6. Verwendung eines Probenbehälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche
zur Lagerung/Konservierung von DNA/RNA-haltigem Material.
7. Verwendung eines Probenbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur DNA-
Typisierung von Tierherden.
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