[发明专利]用于亚细胞分析的纳米移液管装置和方法

说明书

本文描述了用于从活细胞提取细胞物质并且然后将其放置于纳升级的容器中的装置和方法。使用整合到扫描离子电导显微镜(SICM)中的纳米移液管，实现从人BJ成纤维细胞中提取线粒体DNA以及从HeLa/GFP细胞中提取绿色荧光蛋白(GFP)转录物，对细胞环境具有最小损伤并且在获得分离的样品之前没有化学处理。通过荧光显微术和提取的物质的PCR分析证实提取成功。所述方法和装置可被应用于许多不同的细胞类型和细胞内的靶，不仅允许在其天然状态下提取的物质的单细胞分析，还允许在其天然状态下提取的物质的单个亚细胞区室分析。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请号61/781,841的优先权，所述申请通过引用全文并入本文。

政府支持的声明

本发明根据国家健康研究所授予的合同HG000205和国家癌症研究所授予的合同U54CA143803在政府的支持下完成。政府在本发明中享有特定权利。

对序列表、计算机程序或光盘的引用

本申请包含序列表，所述序列表已作为ASCII文本文件提交，并通过引用全文并入本文。该文本文件在2014年2月18日创建，命名为“482_35_1_PCT_Seq_List.txt”，且大小为717字节。

发明背景

发明领域

本发明涉及用于单细胞的细胞内含物特别是线粒体DNA的提取的纳米装置领域。

相关技术

以下呈现了关于本发明的某些方面的背景信息，因为它们可能涉及在详述中被引用但不必然被详细描述的技术特征。即，本发明中使用的个别组合物或方法可在以下讨论的出版物和专利中被更为详细地描述，所述出版物和专利可为本领域技术人员提供进一步指导以制备或使用要求权利的本发明的某些方面。下文的讨论不应被理解为承认描述的专利或出版物的相关性或现有技术作用。

人体中的生理和病理过程由动态微环境范围内的复杂的细胞-细胞相互作用控制。细胞生物分子分析传统上在一个克隆群体的细胞行为相同的假设下进行。该假设并非来源于实验证据，而是由于缺乏能够分析单个细胞的工具。此外，在单细胞水平上动态检测表型(即，基因表达、蛋白质活性、离子波动、信号传导)的能力是理解复杂环境中的细胞行为的关键(1-4)。

1990年，James Eberwine小组使用玻璃微量移液管分离了培养物中的单细胞，并证实了从所述细胞提取的RNA能够被扩增并分析(5)。该实验开创了单细胞生物学领域的先河，并且Eberwine小组成功地将该技术应用于理解神经元运作的分子基础(6)。在过去的20年中，生物分子分析随着高通量测序的发展而高速发展，所述高通量测序现在允许研究人员在单个读出(readout)中获得一个细胞中的活性基因的集群(collection)(7)。然而，单细胞的初始捕获仍然是主要技术问题(1)。自从Eberwine成功使用玻璃微量移液管以来，科学家们已经使用多种技术分离单细胞，所述多种技术从酶促消化(其从组织中释放细胞)到激光显微切割(其从组织切片中切出完整细胞的同质群体)。然而，这些方法并不能在细胞的天然环境中检查所述细胞，或同最初的微量移液管一样，它们被限制在探测分离的细胞上(8)。

作为外科手术工具的纳米装置