[发明专利]具有单独滑片加热器的自动化的分子病理学装置

说明书

本申请是1998年2月27日递交的美国申请No.60/076198的继续申请，因此该主要内容包括在本申请中作为参考。

发明领域

本发明是关于一种用于诊断分子病理学的装置，尤其是关于用来对装在显微镜载片上的组织样品自动进行染色和/或处理的装置。

发明背景

分子病理学是对引发疾病或是与疾病相关的DNA、mRNA和蛋白质等分子量的检测学科，从这种检测到的重要信息，可以对患者的诊断，预测和治疗方案进行说明。分子病理学的实践一般分成二个主要方面：(ⅰ)对完整细胞中DNA、mRNA和蛋白质的分析(就地)；(2)对从组织中提取这些生物物质后的分析。第一类分析，即本发明主要涉及到的，其优点是，可使诊断者或科学工作者在显微镜下研究组织样品的组织病理体系或组织形态，同时也能对核酸或蛋白质进行检测。这些技术包括：观测蛋白质的免疫组织化学(IHC)；观测核酸的就地杂化(ISH)，观测碳水化合物的组织化学(HC)；和观测酶的化学的酶组织化学(EHC)。例如，ISH可用于探寻是否存在遗传异常现象或特别是在细胞内引起癌扩大的基团条件，即，当在显微镜下观察时，在组织形态上呈现出恶性。ISH也应用于传染性疾病的诊断中，它不仅能检测出微生物的顺序，而且也能确切地检测出被传染的细胞，这具有很重要的临床病理意义，而且也是一种排除来自无临床关系的相邻组织或来自血液或来自外界感染的正向杂化信号的可能性的有效手段。

IHC是使用专门与仅存在于一定类型的患病细胞组织中单一抗原决定基相接合的抗体。IHC对固定在玻璃片上的组织片段或细胞(如，血液或骨髓)需要一系列的处理步骤，通过对某种患病状态的形态指示者进行有选择的染色而使之突出。主要步骤包括：组织片段的予处理，以去除石蜡，并减少非特异性的结合，修补因化学固定剂产生的蛋白质的交联而隐蔽的抗原，抗体的处理和培育，酶标记的第二抗体的处理和培育，与酶的基质反应以产生荧光团或生色团，以突出具有与抗体接合的抗原决定基的、复染等的组织片段。这些步骤大多数都由多次漂洗步骤间隔，以从前一步骤中除去未反应的残余试剂。培育是在高温下进行，通常约37℃，组织必须不断地防止脱水。ISH分析，取决于探测剂与来自组织样品或体液细胞的独特的或重复的核苷酸序列的特殊亲合力，它要求一个用许多不同试剂的相类似系列的工艺步骤，并进而通过不同温度要求而完成。

鉴于对IHC和ISH需要大量的重复处理步骤，必须引入自动化系统，以减少人力、费用，以及与此有关的错误率，并且要均匀引入。已成功使用的自动化系统实例包括：NEXES^和GenⅡ^染色系统，可由Ventana医疗系统(Tucson,Arizona)以及Copeland等人的US专利No.5654199中公开的系统中获得，这些系统使用了控制系统的微处理机，该控制系统包括支撑辐射状定位载片的旋转圆盘传送带，步进电机旋转圆盘传送带，将每个载片放置在位于载片上的系列试剂分配器的下面，载片和试剂分配器上的条型码可使计算机控制分配器和载片的定位，以致通过适当的计算机程序完成对每一个不同组织样品的不同试剂处理。

上面提到的染色系统包括一个热空气吹风机，或者一个加热灯，以加热各样品到高于实验室的环境温度，以保证各步骤要求的高温。对载片的加热可通过促进化学反应而改进染色质量，并能使反应温度更接近于匹配的体温(约37℃)，在此温度下设定抗体以进行反应。而这种对流或辐射加热系统基本适用于以抗体为基础的IHC分析。而不太适用于以核酸为基础，并且要求更高更精确的温度控制的ISH。为了使目标样品和探测剂两者的DNA双螺旋变性，以致使它们变成单链，所以温度必须提高到双螺旋的熔点以上，通常约94℃。同时必须强调的是样品不能加热超过100℃，如果加热过高，会破坏细胞的形态，使它难以在显微镜下观察。在ISH分析中也要求更精确的温度控制，以在所要求的严格性下实施探测剂的杂化。所选择的温度必须足够低以便在探测剂和模板剂之间进行杂化，但是，还要使其有足以防止失配的杂化物形成的高温。因此需要一种自动化的组织染色装置，该装置对大多数ISH应用能够控制足够精确的反应温度。