[发明专利]高光谱定量成像细胞术系统

说明书

本发明涉及发光的高光谱检测，具体地，涉及使用辐射源激发的固相样本的发光检测。

技术领域

本发明涉及发光的高光谱检测，具体地，涉及使用辐射源激发的固相样本的发光检测。

背景技术

生物组织的功能是其细胞组分协同作用的结果。这些细胞中的每一个呈现出其与组织环境相互作用产生的特定表型，并且这些机制的任何失调都可能导致诸如癌症的疾病。因此，能够在空间背景下分析单细胞特征对于理解组织在正常和疾病情况下如何工作以及帮助开发有效的治疗方法至关重要。

通过传统的组织学和形态学评估，影响特定组织的疾病的结果可能并不总是明显的。组织的某些结构和组分可能在形态上相似，但由于疾病相关的失调而呈现出分子成分的重大差异。在这种情况下，需要采用多种和更具体的染色法(如免疫学方法提供的染色法)，以识别这些差异。这方面的一个示例是在研究中的组织内识别免疫细胞。它们的存在可能是由于影响组织并导致这些细胞聚集到损伤区域的疾病状况造成的，或者，另一方面，它们的存在可能是影响组织的疾病的主要原因。

在这两种情况下，必须正确识别这些细胞的谱系和功能状态，尤其是在小淋巴细胞的情况下，即使专家的形态学评估也不足以揭示这些细胞的性质、起源和异质性。只有多参数免疫分型方法能使正确的细胞浸润的特性和异质性评估成为可能。此外，与能够获得组织成分的多参数信息一样重要的是，不同表型识别特征与组织中观察到的可能的解剖学上的变化的关联。这些变化可以通过本领域专家的直接观察来识别。

当应用于细胞悬液时，使用流式细胞术对单细胞进行多参数分析已经被证明是揭示正常和疾病情况下细胞表型异质性的基础。现代流式细胞仪可以同时分析几十个参数，并且多光谱系统的发展和质谱细胞术的出现有望在不久的将来推动这些数量的增加。然而，这些技术无法在不干扰组织固有结构的情况下对组织样本起作用，也无法研究组织的细胞外环境的成分。另一方面，尽管是细胞形态可视化和空间定位的标准选择，显微镜仪器无法对统计上显著数量的细胞进行定量和客观的细胞组分分析，并且缺乏诸如流式细胞术的其他方法中存在的标准化能力。

其他人试图通过以下方法解决这些问题中的一些问题：调整流式细胞仪的配置，以使用激光扫描固定在显微镜载玻片上的样本，以便激发样本上的荧光分子，并逐像素构建组织上存在的分子的表示(激光扫描细胞术)。这一构思后来被调整为使用质谱而不是荧光检测，以增加同时分析的分子数量(成像质谱细胞术)。然而，由于需要一次研究一个像素的生物组织，所以这两种方法都相当缓慢。

因此，需要一种提供固定在固相样本支撑部中的细胞和/或组织的标志物的大小和表达的定量数据的系统。

目前最常用的方法是使用常规显微镜执行多个单参数研究。这种方法保持了样本(通常是生物固体组织)的总体结构，但不是定量的，并且缺乏复杂研究所需的多参数维度。

或者，可以采用多参数流式细胞术来获得生物组织的多参数信息，但以由于获得单细胞悬液所需的组织分解而导致的空间信息丢失为代价。

通过调整流式细胞仪的配置来扫描固定在显微镜载玻片上的样本，已经开发了激光扫描细胞术(LSC)。其使用激光激发样本上的荧光分子，并逐像素构建组织上存在的分子的表示。因此，尽管是所有“颜色”同时采样的快照系统，但这是非常缓慢的方法。此外，这种技术在多路复用方面的潜力仍然非常有限，仅允许同时研究3至4个参数。

以类似的方式，其他人已经调整了质谱细胞术，以执行对固体组织的研究(成像质谱细胞术-IMC)。与LSC不同，IMC使用金属轭合物而不是荧光或显色轭合物来揭示组织组分，并且还具有较高的多路复用潜力。然而，与LSC一样，由于样本是以单像素为基础“成像”的，所以该方法也有同样的缺点，是非常缓慢的技术。