[发明专利]通过活细胞干涉测量法的快速、大量平行单细胞药物响应测量

说明书

政府资助声明

本发明是在由国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助的授权号为CA090571、CA107300和GM074509的政府支持下完成的。政府享有本发明中的某些权利。

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.Section119(e)的规定，本申请要求于2011年8月2日提交的题为“RAPID,MASSIVELY PARALLEL SINGLE-CELL DRUG RESPONSE MEASUREMENTS VIA LIVE CELL INTERFEROMETRY”的共同待审的序号为61/514,353的美国临时专利申请的权益，将其内容并入本文作为参考。本申请涉及于2009年5月6日提交的第12/436,702号美国专利申请，将其内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及能够用于检查一个或多个细胞的干涉测量系统、材料和技术。

发明背景

干涉显微镜提供用于测量细胞内部物质和其它透明物质的空间分布的有意义的生物物理学方法。先前已证实采用本技术，即活细胞干涉测量法(Live Cell Interferometry,LCI)，能够灵敏地同时检测和追踪上百个细胞的纳米机械性质(1)。随着通过高磁性探针在细胞的表面上制作小的刻痕(indention)，还能够使用LCI来监测单个细胞内细胞质的动态流动(2)。研究表明细胞材料的几乎瞬时再分布源自于细胞表面的刻纹，其超出了常规的光学显微术的检测极限。

与细胞质量和充分表征的生物化学途径之间的关系一样，对单个细胞如何调整其尺寸缺乏认识。尽管早在19世纪50年代就开始对单个活细胞的定量的质量测量(3,4)，但是只有近期增加例如细胞质量测量的速度、精度和实用性的新方法变得可行。需要新方法来快速和同时测量一个或多个单个细胞的质量或大细胞种群内成簇的细胞的质量(7,8)。本文所公开的本发明的实施方式满足这点以及其它需求。

发明内容

本发明的实施方式包括，例如，能够用于测量一个或多个细胞的一种或多种特征或性质的干涉测量系统、方法和材料。该性质包括，例如，细胞质量、细胞体积、光学细胞稠度(optical cell thickness)(细胞密度)等。本发明的实施方式涉及观测干涉仪内部细胞的一种或多种特征或性质，并然后使用这些观测结果来表征细胞的生理学。

本发明的示例性实施方式是一种使用活细胞干涉测量法来观测细胞质量的方法。通常，该干涉测量法包括以下步骤：将细胞置于适于测量测试光束和参照光束之间的分数相移(fractional phase shift)的干涉显微镜的观测室中，使细胞暴露在处于照明波长(illumination wavelength)的测试光束下，并且然后测量在传播穿过细胞的测试光束和参照/对照光束之间的分数相移。然后能够使用该测量来推导细胞质量。

在本发明的常见实施方式中，使用以下方程式来观测细胞质量：

其中m是细胞的质量，α是描述相移和细胞质量之间关系的常数，是所测量的分数相移，λ是照明波长，并对整个全部细胞面积A进行积分。在本发明一些实施方式中，α=1.8×10^-3m³kg^-1。任选地，多次观测细胞质量以便观测细胞质量在一段时间内的变化(随时间的变化)。在本发明的一些实施方式中，实时对细胞质量进行定量。在本发明一些实施方式中，使用该方法来定量多个细胞的质量。