[发明专利]分析物富集的系统和方法

说明书

发明背景

对特异细胞的分析可以有助于理解多种疾病。这些分析能够提供非侵 入性检查用于疾病的检测、诊断和预后，进而避免侵入性诊断的风险。例 如，社会发展引起数量增加的产前检查。然而，现有的方法，羊膜穿刺术 和绒毛膜绒毛取样(CVS)可能对产妇和胎儿不利。在羊膜穿刺术中孕妇 的流产率增加0.5-1％，而CVS中还要高一些。由于羊膜穿刺术和CVS本 身的危险，这些操作主要提供给年纪较大的妇女，比如35岁以上的妇女， 统计数字表面她们孕育先天性缺陷儿的可能性更大。因此，35岁的孕妇就 必须在羊膜穿刺术中0.5-1％的平均流产率和与年龄相关的小于0.3％的21 三体的可能性之间进行衡量。

已经开发出一些非侵入性方法诊断特异性先天缺陷症。例如，产妇血 清甲胎蛋白，以及未结合雌三醇和人绒毛膜促性腺激素的水平可以用来鉴 定患唐氏综合征胎儿的比例，然而这些检测并不是百分百准确。类似地， 超声波检查法用于确定包括神经管缺陷、四肢缺陷在内的先天性缺陷，但 只在15周妊娠期之后有效。

胎儿细胞在孕妇血液内的存在提供了开发一种产前诊断方法的可能， 其替代羊膜穿刺术并且由此消除现今侵入性诊断的风险。然而，血液中相 对于大量的母体细胞而言胎儿细胞仅占少数，这使得分析既耗时且易出 错。

有几种方法用于分离细胞群。这些细胞分离技术可以被分成两类：(1) 利用各种细胞特异性标记物选择染色细胞的分离方法，如荧光激活细胞分 选术(FACS)和磁性激活细胞分选术(MACS)；和(2)利用针对感兴 趣细胞群的生物物理参数分离活细胞的方法，如电荷流式分离法。这些方 法有许多局限性，如成本高，产出低，需要熟练的操作人员以及一些方法 中缺少特异性。因此，目前还没有发明出临床可以接受的方法用来从外周 血样本中分离富集稀有细胞群，尤其是胎儿细胞，以获取足以实现临床诊 断的细胞群。这样，就需要有一种方法突破现有技术的局限从混合物中分 离和富集特定细胞类型。

发明概述

本发明涉及一种包含一个或多个基于尺寸的分离组件和分析仪的系 统，所述组件适合将样本中第一分析物的浓度提高至少10,000倍，其中所 述第一分析物在所述样本中的初始浓度小于1x 10^-3分析物/μL，所述分析 仪任选包含计算机可执行逻辑，用于分析富含第一分析物的基质中的第一 分析物。

在一些实施方案中，分析仪还包括显微镜、微阵列或细胞计数器。

在一些实施方案中，计算机可执行逻辑检测胎儿血红蛋白、γ球蛋白、 ε球蛋白、GPA、i抗原、CD46、选择蛋白、CD45或其组合存在时的颜色 变化。

在一些实施方案中，计算机可执行逻辑检测选择性结合第一分析物的 探针的强度。在一些实施方案中，计算机可执行逻辑进行第一分析物的三 维图像分析。

在一些实施方案中，分析仪具有双重扫描的功能。

在一些实施方案中，计算机可执行逻辑显像第一分析物。

在一些实施方案中，尤其当第一分析物是来自母体血液的胎儿细胞 时，计算机可执行逻辑分析胎儿细胞以测定一种或多种胎儿细胞中的胎儿 性别、三体性或染色体异常。

在一些实施方案中，一个或多个基于尺寸的分离组件包括隔离物二维 障碍物阵列，所述阵列决定性地以第一方向引导第一分析物，并以第二方 向引导流体动力学尺寸(Hydrodynamic size)小于第一分析物的第二分析 物。

在一些实施方案中，两个或多个基于尺寸的分离组件相互并联流体连 接(fluidly coupled)。

在一些实施方案中，系统适合每小时至少10mL流体样本的高通量分 析。

在一些实施方案中，系统还包括一个或多个与分离区流体连接的捕获 区，其从流体样本选择性地捕获第一分析物或第二分析物。

在一些实施方案中，系统包括一个或多个捕获组件，其中一个捕获组 件包括二维障碍物阵列。

在一些实施方案中，捕获组件与抗体偶联。这些抗体选择性结合样本 中第二分析物以外的红细胞、白细胞、胎儿血细胞、胎儿有核血细胞、癌 细胞、上皮细胞、或干细胞、祖细胞、泡沫细胞、或血小板。在一些实施 方案中，抗体选自抗CD71、抗CD36、抗碳水化合物、抗选择蛋白、抗 CD451、抗GPA、抗I抗原和抗EpCaM。

在一些实施方案中，流体样本是母体血液样本，第一分析物为有核胎 儿红细胞。