[发明专利]细胞分泌分析的装置和方法

说明书

提供了用于鉴定包含表现出细胞外效应的效应细胞的细胞群的方法和装置。该方法包括在多个开放室中保留多个细胞群，每个细胞群任选地包含一种或多种效应细胞。每个开放室可以包括读出颗粒群，并且开放室存在于包括第一组件和任选的第二组件的装置的第一组件中。开放室的平均纵横比≥0.6，并且第一组件与第二组件形成可逆密封。该方法还包括在所述室内孵育多个细胞群或其子集以及一种或多种读出颗粒或其子集，分析细胞群中细胞外效应的存在，其中读出颗粒提供细胞外效应的直接或间接读出，以及基于分析步骤的结果确定多个细胞群中的一个或多个细胞群内的一种或多种细胞是否表现出细胞外效应。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月17日提交的美国临时专利申请连续号62/309,663的优先权，将其公开内容通过引用整体并入。

发明背景

细胞是生命的基本单位，并且没有两个细胞是相同的。实际上，已经显示看似相同的克隆细胞群在群体内的细胞之间显示出表型差异。从细菌细胞到部分分化的细胞(例如成体干细胞和祖细胞)到高度分化的哺乳动物细胞(例如免疫细胞，如抗体分泌细胞(ASC))的所有生命水平均存在细胞差异。细胞状态、功能和应答的差异可以来自多种机制，包括不同的历史、不同的分化状态、表观遗传变化、细胞周期效应、随机变化、基因组序列差异、基因表达、蛋白表达和不同的细胞相互作用效应等。因此，开发用于分析单细胞特性的敏感工具令人非常感兴趣。

许多细胞类型分泌具有生物学功能的蛋白。例如，不同的免疫细胞分泌多种因子，包括通过细胞信号转导起作用的生长因子、促进免疫激活或抑制的细胞因子以及特异性识别病原体(包括病毒、细菌、细胞、蛋白、聚糖或其他外来激发)的抗体。抗体还可以识别作为抗癌应答或自身免疫病症的一部分的非外来抗原(自体抗原或自身抗原)。由此，测量细胞分泌的蛋白的量和/或细胞分泌的蛋白的特性(例如序列、结合伴侣)的能力令人非常感兴趣。理想的是，对个体细胞进行这样的测量，以使测量可以用于鉴定与相同环境或群体内的其他细胞相比任何给定细胞分泌的蛋白的特性的差异。例如，分析单一或少量ASC分泌的抗体可以提供在对大量群体进行相同分析时不可获得的关于个体细胞的信息(例如抗体结合特性、功能作用)。

颌类脊椎动物的适应性免疫系统能够产生多种不同的抗体。这种多样性通过多种机制产生，包括可变区基因的组合重组，以在最终表达为独特的抗体的重链和轻链基因中产生遗传编码的多样性。在人中，这种基因重组发生在B细胞发育期间，并且可以在个体中产生数十亿种不同的抗体。激发之后，表达识别激发的抗体的B细胞被激活并扩增以产生无性繁殖的相关的B细胞。在该扩增期间，体细胞超变和选择导致群体中一些抗体的亲和力提高。该过程的结果是表达多种不同抗体的多种多样的B细胞。这些B细胞成熟为继续将抗体分泌到介质中的浆细胞或者成熟为表达膜结合抗体的记忆B细胞。为了鉴定具有改善的特性(例如亲和力、功能活性)的群体中的抗体，应将个体抗体以及因此ASC作为个体细胞进行研究。

有效鉴定结合特定靶标的抗体和/或特定功能作用的能力对于产生用于研究、诊断和治疗开发的抗体令人非常感兴趣。具有最佳治疗特性的抗体，特别是靶向表面受体的抗体的发现仍然是药物开发中的严重瓶颈。在针对免疫的应答中，动物可以产生数百万种不同的单克隆抗体(mAb)。每种mAb由称为抗体分泌细胞(ASC)的单一细胞产生，并且每种ASC仅产生一种类型的mAb。因此，例如用于药物发现目的的抗体分析适用于单细胞分析。然而，当以常规分析形式的体积分析时，即使单独分析ASC而不是大量细胞群中，由于单一ASC仅产生少量抗体，抗体太稀，使其完全检测不到。