[发明专利]细胞质量评价的方法

说明书

技术领域

本发明属于细胞工程技术领域，特别是关于细胞质量的评价方法，具体而言是基于所检测到的细胞的形态、弹性模量、膜电位而进行综合评价来获得细胞质量评价体系的方法。

背景技术

随着人类辅助生殖技术(assisted reproductive technology , ART)的发展，体外受精（in vitro fertilization , IVF）、胚胎移植及其衍生技术的应用使得受孕及妊娠率得以提高，但同时多胚胎妊娠率及其带来的各类并发症也显著提高。为了避免多胚胎妊娠和多胚胎，中国卫生部规定：年龄≤35岁的妇女，在IVF第一周期不得移植超过2个胚胎；对于多胚胎妊娠必须实施减胎术，避免双胎，严禁三胎和三胎以上的妊娠分娩。因此，如何选择高质量的卵细胞进行IVF以及选择最具活力的胚胎进行移植已成为ART中的研究热点和挑战。

同时，在生物细胞注射实验中，被注射后的细胞大都是被置于同一个培养皿，如果细胞被注射后凋亡，该细胞凋亡过程中释放的物质会影响培养皿里的其它细胞，导致其它细胞的凋亡或基因表达失败，极大降低实验效率。在以高通量、高效率为目的显微注射机器人研究背景下，任何能提高细胞存活率的研究都有意义，都有可能对生物医学研究起到巨大的推动作用。进行细胞质量评估，剔除质量差的细胞，有利于提高整体的细胞存活率，推动生物医学的研究。

由此可见，对细胞质量进行科学评估是十分有意义的。目前已提出了许多细胞质量的评价方法，如形态学、细胞力学特性、膜电位、体外发育（培养）、荧光代谢探针、染色体筛查法等。

其中,形态学评估是目前应用最广泛的胚胎质量评价方法,主要包括以下几个方面。一、卵母细胞的质量；二、原核期合子的质量；三、卵裂期质量；四、囊胚形态学。形态学评估是基于微小物体光学摄影技术来采集细胞形态而进行细胞质量评价的方法，虽然形态学的评估方法用于胚胎活性筛选取得了一定的成效和进展，但是此单一用形态特征评估方法无法保证细胞质量评价的精确性。

 另外，在原核期透明带硬度随着受精而变化，并且杨氏模量伴随着胚胎的发育逐渐减少。对扩张囊胚(expanded blastocysts, EPBs)的质量的评估表明，EPBs的质量也可以通过弹性参数来评价。此外，观察表明各个阶段中在体内生长的胚胎的透明带明显比在体外生长的硬。初步的研究结果还表明，裸露在体外的成熟卵细胞在氯化锶的孤雌激活下没有表现出透明带的硬化，表明卵母细胞的成熟程度和随之而来的活化可由透明带弹性的增加来评价。以上分析表明，对细胞的力学特性——弹性模量的研究是细胞质量研究的另一重要方向。

以及，由于生物电是机体活动的基本属性，对细胞生物电学特性的研究，有助于了解生命活动的机制和产生规律。卵细胞的膜电位是卵母细胞成熟和受精的电生理学标志，检测卵母细胞膜电位是判断卵母细胞功能正常与否的重要指标。卵细胞在自然受精过程中由于胞内钙离子持续波动从而产生卵膜电位的变化。在单精子显微注射实验和动物核移植实验中，电刺激的方法能使卵母细胞膜通透性瞬间增加，从而使外源钙离子进入卵母细胞内或通过激活IP3系统诱导胞内钙库钙离子的释放，造成胞内钙离子浓度增加，使卵母细胞激活，提高胚胎的发育率。

代谢组学通过定向检测胚胎培养基中的相关因子，及其中间产物表达谱分析等预测胚胎的发育潜能,但是无直接的研究证明其代谢组学与临床妊娠率及出生率相关。现有的细胞质量评价方法有一定的成效，但是其中一些方法在实验过程中对细胞有一定的损伤性，并且单一研究细胞某一方面而获得细胞质量的评价体系有一定局限性，严谨性不够。

由以上可知，形态特征、力特性和电特性是细胞同时存在的重要特性，将三个特性综合起来研究动物细胞（尤其卵细胞）的发育机制是非常重要的。而现有的方法及装置系统大多单独对某一方面进行研究，然后再借助其他实验手段来分析结果，对细胞无法实时测量。

发明内容

基于本申请案的发明人已经发现细胞单一的指标的细胞质量评价手段并不能完全的描述细胞的质量。因此，本发明提出一种有助于高通量高效率的分析细胞质量的评价方法。

本发明的技术方案是在显微注射机器人研究背景下，获取细胞的形态特性，并对细胞采用复合力-电加载测量，实时监测细胞形态、力、电三个特性，并采用神经网络的方法获得细胞质量的评价体系。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种细胞质量评价的方法，包括如下步骤：

A，获取对象细胞的形态特性的有用信息的步骤；

B，获取对象细胞的透明带弹性模量的步骤；