[发明专利]用于生物样品染色的方法、设备和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于布置在载玻片上的多个生物样品染色的方法、自动化设备和系统。本发明用于例如组织学目的的和细胞学的检查的生物材料的处理。本发明的一个方面涉及在自动化染色设备中操作和处理安装在显微镜载玻片上的患者组织样品。

背景技术

癌症是由细胞的不受控制的生长、随后入侵到相邻组织、并且有时候扩散到身体的其它部分而引起的疾病群。大多数癌症形成肿瘤，肿瘤可以导致器官衰竭，并且是全球性的死亡诱因。

癌症由肿瘤专家诊断和治疗。决定性的诊断通常需要对通过例如外科手术、活组织检查或尸体解剖而提取的癌症样本直接进行组织学检查。这些样本在解剖病理学实验室中通过类似苏木精和曙红(称为H&E)初级染色和高级染色的染色技术，利用作为广为使用的方法的免疫组织化学(IHC)进行检查。

免疫组织化学(IHC)是这样一种技术，其涉及使用特定的结合剂，例如抗体和抗体片段，来检测在组织样品中可能出现的特定抗原。免疫组织化学广泛用于临床和诊断应用，例如以诊断具体的疾病状态或状况，例如癌症。例如，可以根据从受检者获得的样品中存在的特定标记抗原来诊断特定类型的癌症。

解剖病理学(AP)实验室接收来自活组织检查、外科手术或尸体解剖的新鲜组织或细胞样品。在典型的实验室分析工作流程中，整个器官或组织样品被切开且进行描述。样品被切割成较小的块状物，并且被固定在甲醛中，以保存该结构并保护组织免于降解。组织用福尔马林固定在盒中过夜，在乙醇浴中进行脱水，并且被包埋在石蜡块状物中(组织处理)，由此在显微镜用薄片切片机上切割成薄切片(1-10微米厚)。福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的组织切片被安装到显微镜载玻片上，并且通常通过两个一般的途径来进行处理：

首先，组织切片被烘烤和脱蜡(清蜡)，并且在简单且自动化的批处理器械中通过一系列试剂浴处理而借助于一般性初级染色苏木精和曙红(H&E)方法进行染色。H&E染色的载玻片由盖玻片覆盖，并且由病理学家利用明视野显微镜进行检查，以识别细胞形态和细胞结构，并且诊断疾病状态。

剩余的载玻片经受更加特定分析的光学二次波，即所谓的高级染色，其显现根据初始H&E染色选择的组织切片中的特定的蛋白质、基因或组织结构。

一种广泛使用的高级染色方法是免疫组织化学(IHC)，其是基于免疫的方法，用于显现组织中的蛋白质和结构，以用于检测和诊断癌症和其它疾病。对于IHC染色，载玻片经过多个复杂的步骤：(a)所谓的烘烤，以帮助将薄组织切片附着到载玻片；(b)脱蜡，以移除组织中的石蜡包埋介质和脂肪成分；(c)通过加热和缓冲液处理或酶解而进行目标检索或抗原检索，其与之前的甲醛固定效果部分地相背，并且还使得组织肿胀；以及(d)利用初级和次级抗体的一系列孵育、多个洗涤和封阻次序、通常之后是次级抗体酶偶合物和色原体或荧光标记，来进行染色。由病理学家在明视野或荧光显微镜中检查在组织中得到的染色图案，该染色图案作为诊断的基础。

各种已知的组织化学或免疫组织化学染色需要在限定的温度下，在特定时间段内以良好限定的序列添加和移除多种试剂。因此，已经提出了多种器械，其能够在计算机控制下同时执行由技术专家指定的各种各样的染色。

被称为“染色器”的这些器械是实验室机械臂器械，能够用各种弄个试剂处理载玻片，并且受软件系统控制。某些染色器可以执行多个高级染色方案，某些包括烘烤、脱蜡和目标检索的处理步骤。以下描述特定的染色器。

参照目标检索过程，对于所有待染色的目标而言没有单个目标检索方法或方案是理想的。还应当理解，选择最佳目标检索方法是若干因素之间的折中，包括具体固定方法、优选的特定染色强度和可能变化的组织形态。对于具体的情况，熟练的病理学家将优选使用具体目标的抗体、适合于特定抗体的染色方案和最佳目标检索方法、以及组织固定方法的最佳实践组合。当前，没有自动化染色器器械能够在不将器械生产能力牺牲到手动染色操作更加有效的程度的情况下提供执行最佳方案的可能性。