[发明专利]用于富集样本中的靶细胞的系统和方法

说明书

揭示了一种用于富集样本中的靶细胞的系统。该系统包括微流体芯片，其包括样本入口、样本出口、废物出口和微流体通道，样本入口耦合至微流体通道的上游端，而样本出口和废物出口耦合至微流体通道的下游端，微流体芯片被配置成使得靶细胞被定向至样本出口而非靶细胞被定向至废物出口；样本输入泵，其被配置成将样本引入到微流体芯片的样本入口中；输出流速检测器，其被配置成测量微流体芯片的样本出口和/或废物出口处的流速；样本收集开关阀，其具有可在第一配置与第二配置之间切换的配置，在第一配置中，微流体芯片的样本输出耦合至样本输出容器，而在第二配置中，微流体芯片的样本输出耦合至废物输出容器；以及控制器，其被配置成使用由输出流速检测器测量的流速来控制样本收集开关阀的配置。

发明领域

本发明的实施例涉及肿瘤学和诊断测试领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于来对自样本的靶细胞的富集和识别的系统和方法。

背景

癌细胞通过作为循环肿瘤细胞(CTC)的血液从原发肿瘤扩散，并侵袭远处形成转移性病变。癌细胞在其它培养基中扩散或积累的其他方式包括胸腔积液、腹膜液、尿或其组合。高达90％的癌症相关死亡是归因于转移，癌症扩散到远处。循环中的恶性肿瘤细胞提供了关于转移侵袭性的信息和对原发肿瘤或预兆转移病变的分子洞察力。这些恶性细胞以极低的频率存在；在十亿(10⁹)个血细胞中可发现约1-10个CTC。它们的稀有性，加上高度异质性，迄今限制了CTC对于临床监测和癌症管理的使用。

富集CTC的一种方法是使用基于惯性微流控技术的生物芯片设计，包括基于靶细胞的物理或机械特性在细胞悬浮缓冲液中分选/富集靶细胞。这些技术能够耗尽样本的非靶向成分，这些成分大多被认为是使用各种下游分析技术成功识别恶性肿瘤细胞的污染物。

基于微流体的生物芯片的性能容易受到外部因素的影响,诸如泵送模块中的脉动、气泡和压力变化。在富集平台的情况下，压力和阻力的变化会影响富集的质量。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于富集样本中的靶细胞的系统。该系统包括微流体芯片，其包括样本入口、样本出口、废物出口和微流体通道，样本入口耦合至微流体通道的上游端，而样本出口和废物出口耦合至微流体通道的下游端，微流体芯片被配置成使得靶细胞被定向至样本出口而非靶细胞被定向至废物出口；样本输入泵，其被配置成将样本引入到微流体芯片的样本入口中；输出流速检测器，其被配置成测量微流体芯片的样本出口和/或废物出口处的流速；样本收集开关阀，其具有可在第一配置与第二配置之间切换的配置，在第一配置中，微流体芯片的样本输出耦合至样本输出容器，而在第二配置中，微流体芯片的样本输出耦合至废物输出容器；以及控制器，其被配置成使用由输出流速检测器测量的流速来控制样本收集开关阀的配置。

例如，两个输出生物芯片的靶细胞输出与废物输出之间的流速比可被用作评估富集质量的参数。如果该比低于设定值，则靶细胞(恶性肿瘤细胞)的恢复可能随着更多的细胞丢失到废物而减少。相反，如果所述比高于设定值，则将有更多污染的非靶细胞将与靶细胞一起被收集，从而减少富集。在手动操作过程中，该比可能因输出管阻力而显著变化，而开启压力可能无法被很好地控制。

在一实施例中，控制器被配置成将由输出流速检测器测量的流速与预定范围的流速值进行比较，并且控制器被进一步配置成如果由输出流速检测器测量的流速在预定流速值范围以外，则将样本收集开关阀切换到第二配置。

预定范围的流速可以是预定流速的10％或5％内的范围。

在一实施例中，控制器被配置成确定样本出口与废物出口之间的流量比，并且被进一步配置成将该流量比与预定范围的流量比作比较并且如果该流量比在预定范围的流量比以外，则将样本收集开关阀切换到第二配置。

在一实施例中，控制器被配置成根据由输出流速检测器测量的流速和通过微流体芯片的总流速来确定流量比。