[发明专利]细胞捕获和分析的装置和方法

说明书

本发明提供了一种分离样品，特别是生物样品中的目标生物分子或细胞的装置。具体地，该装置含有上样混合物，其含有生物样品和特异性结合目标生物分子或靶细胞的第一结合实体；和第二结合实体包被的微通道，该第二结合实体直接或间接结合第一结合实体。还公开了捕获、检测、和/或评估生物样品中目标生物分子或靶细胞(例如癌细胞)的方法。

相关申请

本申请要求2009年8月20日提交的美国临时申请号61/235,615、2009年3月24日提交的美国临时申请号61/163,009、2010年1月27日提交的美国临时申请号61/298,871的优先权，其各自通过引用全文纳入本文。

发明领域

本发明涉及用于从溶液中捕获目标例如感兴趣细胞和分子的微通道装置，以及循环细胞的捕获后分析。在一些实施方式中，本发明涉及从生理液体中捕获靶细胞(例如循环肿瘤细胞)并对其分析的方法和装置。

发明背景

从异源样品分离目标细胞或分子仍然是研究应用和医学应用，例如诊断和治疗的显著兴趣所在。具体地，从生理组织和体液中分离稀有细胞类型不需要获得大组织样品，避免了与获得此类样品所需过程相关的风险。例如，从母体血样中分离胎儿细胞用于遗传测试避免了与羊膜穿刺或绒毛膜取样相关的风险。从病人中分离循环肿瘤细胞使得临床医师能评估癌症，监测病人肿瘤中的病理学变化，以及评估持续的药物治疗的效力，而无需进行侵入性活检程序。

目前从异源样品分离生物分子和/或细胞的方法通常利用与固相载体偶联的高亲和力结合伴侣(例如抗体或抗原)。异源样品通过固相载体，感兴趣的目标生物分子或细胞经结合伴侣结合并停留在固相载体表面。然后可分析结合的感兴趣分子或细胞中分子基因组和蛋白质组信息的存在。

这些目前的方法有不少技术缺陷，其中之一是非特异性结合问题。为了尽可能减少非特异性结合，需要一个或多个洗涤步骤来除去其它结合于固相载体或结合伴侣的分子和/或细胞。另外，随后通过染色和杂交过程原位分析通道上的细胞可能使细胞经受恶劣和变性条件。这些洗涤和分析过程通过使结合伴侣经受可能导致所述结合伴侣降解、丧失其一部分构象结构、或从固相载体上脱离的条件而可能损害所需分子或细胞的初始捕获。

此外，分析循环细胞(例如从病人样品中捕获)的恶性肿瘤的现有方法，例如对细胞进行细胞角蛋白(CK)染色，作为鉴定和/或评估循环性肿瘤细胞的标记具有局限性。

因此，本领域需要从样品分离感兴趣生物分子和/或细胞的其它方法和装置，以及随后分析捕获目标的方法，例如分析捕获的循环性肿瘤细胞。

发明内容

本发明提供了捕获和/或分析液体样品中生物目标的装置和方法。在不同实施方式中，本发明提供了从生物样品捕获循环性肿瘤细胞的方法，用于评估癌症病人的疾病。在这些和其它实施例中，本发明提供了鉴定和/或评估循环细胞的恶性肿瘤而无或不依赖于CK状态的方法。

在一个方面，本发明提供了一种从溶液捕获生物目标的方法。在该方面，本发明部分基于发现用特异性结合细胞的结合伴侣预标记或预混合含感兴趣目标(例如细胞)的样品可提高微通道装置中此类目标的捕获。

在一些实施方式中，装置含有微通道和上样混合物。所述微通道可包含一组以随机模式分布于微通道表面的柱。所述上样混合物可包含怀疑含有目标例如靶细胞的生物样品，还可含有第一结合实体。所述第一结合实体与目标(例如靶细胞上的目标实体)特异性结合。与第一结合实体直接或间接特异性结合的第二结合实体包被微通道表面。在一些实施方式中，所述上样混合物还含有与可检测或可捕获实体偶联的第三结合实体。例如，第一结合实体可以是一抗，第三结合实体可以是特异性结合一抗的二抗，第二结合实体直接或间接特异性结合于二抗。在一个实施方式中，第三结合实体是与第一结合实体特异性结合的生物素化二抗，且第二结合实体是亲和素。二抗可以是完整抗体或任何抗体片段，例如Fab’₂、Fab’或Fab。另外，这可包括是任何遗传工程改造或表达的抗体片段形式，例如单链Fab片段或单链可变片段。