[发明专利]识别和处理微粒的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理细胞的小型化方法和器件。具体地，本发明涉及用于大量群体内感兴趣成分的优化选择和分离的方法和器件、和/或用于一系列后续操作的应用。

本发明主要应用在与缩减体积的悬浮介质中的细胞样本有关的生物方案的实现方式中，需要精确控制单独细胞或微粒，以便于执行对所述细胞或微粒的处理。

背景技术

现有的许多实验方案需要精确和仔细选择组成样本的群体内具有特定特性的微粒。基于至少一个感兴趣参数所采取的值来识别群体的微粒的可能性是关键的，这些微粒满足特定标准并因此适合于成功经历实验方案的后续步骤，这不仅在高速化(从而通常降低实验活动的成本)方面，而且在群体内的感兴趣细胞很稀少的情况下以及上述所有情况下都是关键的。

基于细胞(或者，更一般地，微粒)处理的诊断实验方案是公知的，样本内细胞的浓度特别低，并因此必须基于感兴趣细胞具有极高敏感性的区别性特性来对感兴趣细胞进行识别和分离，以便于不会有丢失感兴趣细胞/微粒的危险。

例如，EP0500727(Bianchi)描述了一种用于染色体异常的产前检查的实验方案，该实现方案基于从周围母体血液的样本获得胎儿具核细胞(成红血细胞)的浓缩群体，该群体然后经历一系列基因类型诊断过程(例如，FISH、QF-PCR、等)。

WO2006018849(Monaliza医疗)描述了，对通过母体宫颈样本(TCC)的适当浓缩而获得的胎儿滋养细胞执行类似基因类型诊断过程的可能性。

在这两种情况下，根据已知的实验方案，需要识别哪些细胞是具核的，以便能够继续进行染色体遗传的分析。此外，区分胎儿细胞与母体细胞是必要的，以免错误肯定/否定。还需要执行以排除错误肯定的可能性为目标的其他控制。

因此，通常，对于通过一个或多个相应传感器可检测到的感兴趣细胞/微粒的一个或多个特性参数而言，基于进行哪种选择来建立阈值。

例如，US20060139638公开了一种用于通过介电电泳(dielectrophoresis)识别和选择细胞群体(也包括死细胞或细胞群集)内感兴趣的活细胞的方法。在处理细胞内发光度分布之后，进行这种选择，以允许获得细胞的一些特性参数，例如，尺寸。仅选择尺寸小于特定值的细胞，这是由于将这些细胞视为感兴趣细胞。然而，以这种方式，由于在检验感兴趣微粒之前建立尺寸参数的值，通常实际上仅分离群体中极小部分的细胞/微粒。对于方案的后续步骤，甚至可能选择不出感兴趣细胞(没有响应)。然而，这并不始终暗示着，群体中没有细胞是实际可用的。假定细胞群体中感兴趣特性的分布随实验对象的不同、随样本的不同而显著变化，或者甚至更简单地，由于实验和仪器条件的可能改变而显著变化，预建立的阈值可能太高，使得选择过程导致分离太少的有用细胞，以致于不能成功完成后续分析。另一方面，如果阈值太低，或者例如如果细胞群体内感兴趣参数的值的分布多峰，则选择过程可能不够精确(即，还会选择出无用的细胞)，或者挑选出不代表整个细胞群体的一部分样本。

图11示出了现有技术中使用先验(即，在整个样本检验之前)确定的阈值在微粒群体内确定的微粒选择。

如图11(A)所示，如果预置阈值太低，则也会选择出无用的细胞，即，选择的微粒是被污染的。另一方面，如图11(B)所示，如果预建立的阈值太高，则选择过程导致分离出的有用细胞的数目减少。

因此，必须频繁地重复测试，必须采用新样本，或者更简单地，浪费一部分有用样本，从而丢失信息。

在一些情况下，执行对样本属性的先验评估，检查样本属性的一部分。基于在该步骤所收集的信息，为感兴趣参数建立阈值，并且随后，对于剩下的样本执行实际选择。该方法的缺点是：首先，该方法涉及牺牲用于初步评估的样本的一部分，其次，在证明先验检验的样本的一部分不代表整个样本的特性的情况下，不再能够改变预先建立的阈值。

如已知，还存在用于在微流(microfluidic)器件中处理微粒的各种技术。

一种方法使用介电电泳势能笼，而其他方法涉及使用激光器显微切割或光学镊子。

通过激光器显微切割进行处理的缺点在于，通过将样本与样本所附着的支架一起进行切割来处理感兴趣部分(单个细胞或细胞集群等)。此外，激光器显微切割步骤不能适用于流体中浸没的细胞或微粒。

另一种已知的方法是将主体放在流体中，并通过光学装置对它们进行处理。利用激光器镊子，能够很精确地将微粒保持在溶液中，并以预定方式移动这些微粒。