[发明专利]用于胚胎、卵母细胞和干细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月27日提交的美国临时申请号61/386,765的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及生物和临床试验领域，特别是得自人类和动物的合子、胚胎、卵母细胞和干细胞的成像和评价。

背景技术

不育是一个影响10-15%的育龄夫妻的常见健康问题。仅在美国，在2006年，进行了大约140,000个体外受精（IVF）循环（cdc.gov/art）。这导致每年培养超过100万个胚胎，所述胚胎具有变化的且经常不确定的着床和发育至足月的潜力。在IVF以后每个循环的活产率仅有29%，而平均而言30%的活产导致多胎妊娠（cdc.gov/art）。多胎妊娠具有确定记载的对母体和胎儿不利的结果，诸如流产、早产和低出生率。造成IVF失败的潜在原因是多样的；但是，自1978年开始进行IVF以来，重大挑战之一是，鉴别最适合转移且最可能导致足月妊娠的胚胎。

传统上，在IVF诊所中，已经通过简单的形态学观察（诸如均匀大小的单核卵裂球的存在和细胞分裂程度）来评估人胚胎生存力（Rijinders PM,Jansen CAM.(1998)Hum Reprod13:2869-73;Milki AA,等人.(2002)Fertil Steril77:1191-5）。近年来，其它方法诸如长期胚胎培养（至第5天时的胚泡期）和通过着床前遗传诊断（PGD）分析染色体状况也已经用于评估胚胎质量（Milki A,等人.(2000)Fertil Steril73:126-9;Fragouli E,(2009)Fertil Steril Jun21[印刷之前的电子公开];El-Toukhy T,等人.(2009)Hum Reprod6:20;Vanneste E,等人.(2009)Nat Med15:577-83）。但是，这些方法也存在潜在风险，因为它们会延长培养期和破坏胚胎完整性（Manipalviratn S,等人.(2009)Fertil Steril91:305-15;Mastenbroek S,等人.(2007)N Engl J Med.357:9-17）。

最近已经证实，延时成像可以是观察早期胚胎发育的有用工具。一些方法已经使用延时成像来监测精子卵浆内注射（ICSI）以后的人胚胎发育（Nagy等人.(1994)Human Reproduction.9(9):1743-1748;Payne等人.(1997)Human Reproduction.12:532-541）。在第3天分析极体挤出和原核形成，并与良好形态学相关联。但是，没有参数与胚泡形成或妊娠结果相关联。其它方法已经将第一次卵裂的开始视作预测人胚胎的生存力的指示（Fenwick,等人.(2002)Human Reproduction,17:407-412;Lundin,等人.(2001)Human Reproduction16:2652-2657）。但是，这些方法未认识到胞质分裂的持续时间或早期分裂之间的时间间隔的重要性。

其它方法已经使用延时成像来测量早期胚胎发育过程中的细胞分裂的定时和程度（WO2007/144001）。但是，这些方法仅仅公开了关于牛胚胎延时成像的基础的且一般的方法，所述牛胚胎在发育潜力、形态学性能、分子和表观遗传程序、以及关于转移的定时和参数方面显著不同于人胚胎。例如，牛胚胎需要比人胚胎明显更长的时间来着床（分别是30天和9天）（Taft,(2008)Theriogenology69（1）:10-16）。此外，没有公开可以预测人胚胎生存力的具体成像参数或时间间隔。

近年来，延时成像已经被用于观察受精以后的前24小时期间的人胚胎发育（Lemmen等人.(2008)Reproductive BioMedicine Online17(3):385-391）。发现第一次分裂以后的细胞核同步与妊娠结果相关。但是，该工作的结论是，早期第一次卵裂不是一个重要的预测参数，这与以前的研究相矛盾（Fenwick,等人.(2002)Human Reproduction17:407-412;Lundin,等人.(2001)Human Reproduction16:2652-2657）。

最后，尚未有研究通过与胚胎的分子程序或染色体组成的关联来验证成像参数。因而，人胚胎评价方法在几个方面存在缺陷，包括它们不能以自动化方式进行成像和评价。

在该背景下，需要开发本文所述的用于胚胎、卵母细胞和干细胞的自动化成像和评价的装置、方法和系统。

发明内容