使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統的製作方法

2023-09-16 17:11:20

使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統的製作方法
【專利摘要】一種使用磁懸浮確定靶細胞10的細胞計數的方法，包括用添加劑20標記位於已知體積懸浮液中的靶細胞10。添加劑20具有結合位置21，比如特定用於靶細胞10的抗體結合位置，以及非結合成分22，比如金納米顆粒。抗體20以及金納米顆粒22經由結合位置21結合到靶細胞10，以產生聚合體30。納米顆粒22使聚合體30具有顏色。納米顆粒22還使聚合體30的密度處於可執行磁懸浮技術的範圍內。然後，聚合體30受到磁懸浮的影響。聚合體30在磁懸浮設備中形成層。測量該層的寬度y以獲得數據80。由於納米顆粒顏色，該層是可見的，所述顏色有助於產生數據80。通過將數據80與參考數據集90進行比較來處理如此獲得的數據80，以獲得聚合體30在懸浮液中的計數。聚合體30的計數與靶細胞10的計數成比例，由此從聚合體30的計數中得出靶細胞10的計數。
【專利說明】使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統，更具體地說，涉及一種用於使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統。
【背景技術】
[0002]在許多生物化學檢驗中需要確定特殊類型的細胞或亞細胞實體的數量。目前，要麼手動地(其中，操作員檢測塗抹在載玻片上的已知體積的細胞懸浮液，並在顯微鏡下計數所關注的細胞類型)確定所述數量，要麼通過流式細胞計自動地確定所述數量。手動方法易於發生人為誤差，人為誤差進一步由所關注的細胞類型和其它細胞類型的高細胞濃度擴大。就流式細胞計而言，除了十分熟練的操作者，其還要求十分昂貴且複雜的儀器。

【發明內容】

[0003]因此，本發明的目的是公開一種簡單、便宜且有效地確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法和系統。
[0004]該目的通過權利要求1的方法和權利要求12的系統所公開的本發明來實現。有利的發展源自從屬權利要求。
[0005]本發明的理念是使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數，其中，靶細胞實體的計數得自於一定聚合體的計數。這種聚合體包括靶細胞實體，靶細胞實體在懸浮液中用添加劑標記，其中，添加劑是複合體，包括用於特定結合到靶細胞實體的結合位置和有助於聚合體的可檢測屬性的非結合成分。
[0006]使用磁懸浮分別確定靶細胞實體的計數和聚合體的計數的方法包括用於分析聚合體的磁懸浮步驟、獲得數據的步驟和處理數據的步驟。
[0007]在磁懸浮步驟中，通過使聚合體懸浮來分析聚合體。
[0008]在獲得數據的步驟中，基於懸浮的聚合體的幾何屬性來獲得數據，其中，所述數據由非結合成分的可檢測屬性產生。
[0009]在處理數據的步驟中，處理如此獲得的數據以確定聚合體的計數。由此，可得到靶細胞實體的計數。靶細胞實體的計數與聚合體的計數成比例。
[0010]在本方法的優選實施例中，添加劑具有多個結合位置。由於多個結合位置，添加劑結合到多於一個的靶細胞實體，並且由於靶細胞實體還結合到多於一個的添加劑，所以產生聚合體的網狀結構。聚合體具有密度，並且該密度在如此產生的網狀結構中得以增加。因此，在磁懸浮步驟中，如此增加的密度導致懸浮的聚合體的幾何屬性的變化。由於幾何屬性的變化，所獲得的數據在處理步驟中被用於分別確定聚合體和靶細胞實體的計數。
[0011]在另一優選的實施例中，所述方法還包括使多個靶細胞實體和/或添加劑和/或聚合體交聯的步驟。由於該交聯步驟，產生了聚合體的交聯網狀結構。聚合體具有密度，並且該密度在如此產生的交聯網狀結構中得以增加。因此，在磁懸浮步驟中，懸浮的聚合體的幾何屬性存在變化。由於幾何屬性的變化，所獲得的數據在處理步驟中被用於分別確定聚合體和靶細胞實體的計數。
[0012]在另一優選實施例中，所述方法還包括在固定體積中的聚合體捕獲步驟。聚合體捕獲步驟在磁懸浮步驟之前。聚合體捕獲步驟用於將可變數量的聚合體捕獲在固定體積中。如此捕獲的可變數量取決於聚合體在用於捕獲的懸浮液中的可變初始濃度。由於所捕獲的聚合體的可變數量，所述固定體積具有可變的密度。因此，在磁懸浮步驟中，可變的密度導致懸浮的聚合體的幾何屬性的對應變化。由於幾何屬性的變化，所獲得的數據在處理步驟中被用於確定靶細胞實體的計數。
[0013]在本方法的另一優選的實施例中，靶細胞實體是細胞和/或亞細胞實體和/或細胞和標籤的組合和/或亞細胞實體和標籤的組合。因此，無論是獨立的還是與標籤組合的細胞和/或亞細胞實體，都可以確定其計數。
[0014]在本方法的另一優選的實施例中，結合位置是在抗體和/或生物化學配合基中。這提供了添加劑特定結合到靶細胞實體的優點。而且，利用已知技術的幫助可容易地培養特定用於結合到靶細胞實體的抗體和/或生物化學配合基。
[0015]在本方法的另一優選的實施例中，非結合成分是納米顆粒。納米顆粒具有可檢測屬性，比如顏色。而且，靶細胞實體可具有使得其磁懸浮不可能或無效果的低密度。然而，由於具有較高密度的納米顆粒，聚合體可實際地且成功地受到磁懸浮技術的影響。
[0016]在本方法的另一優選實施例中，非結合成分是金納米顆粒。金具有獨特的顏色，其基於懸浮的聚合體的幾何屬性產生數據。而且，金還具有高密度。該高密度導致可檢測的磁懸浮讀數，並且所述顏色提供簡單的視覺讀出。
[0017]在本方法的另一優選實施例中，非結合成分的可檢測屬性是非結合成分的顏色。所述顏色有助於基於視覺和機器而讀出，並由此產生所獲得的且隨後被處理的數據。
[0018]在本方法的另一優選實施例中，在基於懸浮的聚合體的幾何屬性獲得數據的步驟中，通過測量懸浮的聚合體的層的寬度和/或懸浮的聚合體距固定點的距離來獲得數據。如此獲得的數據提供了用於處理步驟的輸入數據。
[0019]在本方法的另一優選實施例中，在處理數據的步驟中，將在獲得數據的步驟中獲得的數據與參考數據集進行比較，以分別確定聚合體和靶細胞實體的計數。參考數據集包括單獨的數據條目，該單獨的數據條目表示靶細胞實體的可變計數。由此，通過該處理的步驟確定了聚合體的計數並從其確定了靶細胞實體的計數。
[0020]通過一種用於使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的系統來實施本發明的方法。該系統包括磁懸浮設備、用於獲得數據的裝置和用於處理如此獲得的數據的裝置。
[0021]磁懸浮設備用於通過使聚合體懸浮來分析聚合體。聚合體包括用添加劑標記的靶細胞實體。添加劑是複合體，包括用於特定結合到靶細胞實體的結合位置和有助於聚合體的可檢測屬性的非結合成分。
[0022]用於獲得數據的裝置適於基於懸浮的聚合體的幾何屬性來獲得數據。所述數據可通過非結合成分的可檢測屬性產生。
[0023]用於處理數據的裝置用於確定靶細胞實體的計數。【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下文中參考附圖所示實施例進一步描述本發明，附圖中:
[0025]圖1示出了根據本文中的第一實施例使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法的示意圖。
[0026]圖2示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法的第二實施例的示意圖，其中，添加劑具有多個結合位置。
[0027]圖3示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法的第三實施例的示意圖，示出了交聯步驟。
[0028]圖4示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的方法的第四實施例的示意圖，示出了聚合體捕獲步驟。
[0029]圖5示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體的計數的系統的優選實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中，詳細描述實施本發明的最佳方式。參考附圖描述各實施例，其中，在全文中，類似的參考標號用於指代類似的元件。在下列描述中，為了解釋的目的而闡述了許多特定細節以提供對一個或多個實施例的充分理解。明顯的是，可在不具有這些特定細節的情況下實施這些實施例。
[0031]圖1示出了根據本文中的第一實施例使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體10的計數的方法的示意圖。該方法包括用添加劑20標記靶細胞實體10以產生聚合體30的步驟100、磁懸浮步驟200、基於懸浮的聚合體30的幾何屬性獲得數據80的步驟300以及處理如此獲得的數據80的步驟400。標記和生成聚合體的步驟100不必是本發明方法的一部分。確切地，可以設想的是，該步驟在執行本發明方法之前發生，即:標記的步驟100可以是準備過程的一部分。
[0032]然而，步驟100用於通過用添加劑20標記靶細胞實體10來生產聚合體30。添加劑20是複合體，包括用於特定地結合到靶細胞實體10的結合位置21和用於有助於聚合體30的可檢測屬性的非結合成分22。
[0033]靶細胞實體10是但並不限於細胞(例如CD4+T細胞)、亞細胞實體(例如蛋白質、脂質、脂蛋白、核酸)、細胞和標籤的組合(例如CD4+T細胞與CD4+特異性抗體的組合)或者亞細胞實體和標籤的組合(例如脂蛋白分子與特定用於脂蛋白的縮氨酸的組合)或者它們的組合。細胞可以是但並不限於天然細胞、改性細胞或病變細胞。亞細胞實體是存在於細胞中的任何實體。亞細胞實體可以處於其自然形式或改性形式。
[0034]與細胞組合的標籤可以與和亞細胞實體組合的標籤相同或不同。標籤可以是但並不限於特異性抗體或生物標誌物。
[0035]結合位置21在但並不限於抗體和/或生物化學配合基中。結合位置21特定用於結合到靶細胞10。包含結合位置21的抗體可以是但並不限於單克隆或多克隆抗體或者其組合。配合基是但並不限於互補的寡核苷酸。
[0036]非結合成分22是納米顆粒。納米顆粒可以是但並不限於任何金屬納米顆粒。納米顆粒22具有任意尺寸和形狀。適當地,非結合成分22是金納米顆粒。金納米顆粒22的可檢測屬性是其顏色，該顏色基於懸浮的聚合體30的幾何屬性產生數據80。而且，與靶細胞10的密度相比，金納米顆粒22還具有高密度。因此，如果靶細胞10的低密度使得磁懸浮不可能或無效果，則由於納米顆粒22，聚合體30可實際地且成功地受到磁懸浮技術的影響。
[0037]靶細胞10在已知體積的懸浮液中。靶細胞10可以在但並不限於與其他細胞或非細胞性質的實體的混合物中，該混合物處於純淨狀態或者部分純淨狀態。如所知的，靶細胞10具有多個附接位置11，比如但並不限於抗原，並且當將添加劑20添加到包含靶細胞10的懸浮液的反應管(圖中未示出)時，添加劑20的結合位置21結合到靶細胞10的附接位置11，可以通過但並不限於共價鍵、離子鍵或氫鍵的形成來實現該結合，使得在懸浮液中產生聚合體30。
[0038]在步驟200中，分析聚合體30。聚合體30受到磁懸浮的影響。懸浮液中的聚合體30被加載到適於實施磁懸浮的設備40。執行磁懸浮。由於磁懸浮過程，聚合體30在設備40中形成層35。
[0039]在步驟300中，基於懸浮的聚合體30的幾何屬性獲得數據80，其中，通過金納米顆粒22的可檢測屬性產生數據80。可檢測屬性(例如金納米顆粒22的顏色)用於從懸浮管42中的層35獲得數據80。
[0040]數據80基於懸浮的聚合體30的幾何屬性。幾何屬性是但並不限於層35的寬度
I。通過測量懸浮的聚合體30的層35的寬度y來獲得數據80。
[0041]在步驟400中，處理如此獲得的數據80。將表示層35的寬度y的數據80與參考數據集90進行比較，以確定靶細胞10的計數。參考數據集90包括單獨的數據條目91。單獨的數據條目91是用於例如在校準測量期間獲得的不同寬度7的靶細胞10濃度集。該濃度集表示靶細胞10在已知體積的靶細胞10懸浮液中的可變計數。因此，通過分別將數據80和層35的寬度y與參考數據集90進行比較，可以確定懸浮液中的靶細胞10的計數。
[0042]圖2示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體10的計數的方法的第二實施例的示意圖，其中，添加劑20具有多個結合位置21。在第二實施例中，在步驟100中所使用的添加劑20具有多個結合位置21。
[0043]多個結合位置21包含(但並不限於)在聚合抗體中。具有多個結合位置21的聚合抗體同時結合到多於一個的靶細胞10。由於靶細胞具有多於一個的附接位置11，所以其還同時結合多於一個的添加劑20。因此，形成了聚合體的網狀結構31。
[0044]聚合體30 (當不處於網狀結構形式時)具有一定密度，並且在如此形成的網狀結構31中，網狀結構31的總體密度增加。因此，在步驟200中，如此增加的密度導致懸浮的聚合體30的幾何屬性的變化。在第二實施例中，層35形成於與其應當形成在懸浮管42 (沒有網狀結構形成)中時的通常位置不同的位置處。在步驟300中，測量層35在懸浮管42中的位置距固定點44的距離X並獲得數據80。將由改變的距離X所得的數據80與參考數據集90進行比較，在第二實施例中，參考數據集包含單獨的數據條目91，單獨的數據條目表示距固定點44的不同距離(即，相應的距離Xl至x5)和對應的濃度。濃度再次表示出計數。由此，在步驟400中，通過使用數據80和參考數據集90，可以確定靶細胞10的計數。
[0045]圖3示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體10的計數的方法的第三實施例的示意圖，示出了交聯步驟500。在步驟500中，多個靶細胞10和/或添加劑20和/或聚合體30交聯以形成交聯網狀結構32。靶細胞10通過使用交聯劑23 (是但並不限於寡肽)而交聯。
[0046]聚合體30 (當不處於交聯網狀結構32形式時)具有一定密度，並且在如此形成的交聯網狀結構32中，網狀結構31的總體密度增加。該密度的增加在隨後步驟中具有與第二實施例的聚合體30的網狀結構31的情況相同的效果。因此，在執行步驟200之後，在步驟300和最終步驟400之後，在步驟400中基於從懸浮管42中的層35確定的距離x來確定靶細胞10的計數。
[0047]圖4示出了使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體10的計數的方法的第四實施例的示意圖，示出了聚合體捕獲步驟600。
[0048]在步驟600中，將可變數量的聚合體30捕獲在固定體積中。如所知的，可以通過(但並不限於)乳膠凝集或瓊脂糖凝膠來實現所述捕獲。合適的捕獲容器是固定體積的聚合物珠50。如此捕獲的可變數量取決於聚合體30在用於捕獲的懸浮液中的可變初始濃度。由於捕獲的聚合體30的可變數量，聚合物珠具有可變密度。因此，在步驟200中，該可變密度導致懸浮的聚合體30的幾何屬性的對應變化。該變化在層35的距離x(當從固定點44測量時)中，即:層位置中顯示出。由於距離X的變化，如此獲得的數據80在處理步驟400中被用於通過將其與參考數據集90進行比較來確定靶細胞10的計數，在該實施例中，參考數據集包含單獨的數據條目91，該單獨的數據條目表示距固定點44的不同距離X和對應的濃度。聚合體捕獲步驟600介於標記步驟100和磁懸浮步驟200之間。
[0049]在圖1至4中，沿平行於懸浮軸線45的軸線測量層35的寬度y或層35相對於固定點44的距離X。
[0050]圖5示出了根據圖1至4所述方法使用磁懸浮確定懸浮液中的靶細胞實體10的計數的系統的優選實施例的示意圖。
[0051]該用於使用磁懸浮確定懸浮液中的聚合體30的計數的系統包括磁懸浮設備40、用於獲得數據的裝置60和用於處理如此獲得的數據的裝置70。
[0052]磁懸浮設備40用於通過使聚合體30懸浮來分析聚合體30。設備40適於實施磁懸浮。設備40包括磁體41、懸浮管42和磁性流體43。通過磁體41在懸浮管42中施加磁場導致聚合體30在懸浮管42內的磁性流體43中懸浮，並且聚合體30因聚合體密度而自己懸浮在管中的一位置處並在管42內形成帶。當從管42的基底測量時，與不太緻密的樣本相比，更緻密的樣本在管中的較低高度處形成帶。可替代地，帶的寬度還因聚合體30在懸浮液中的計數而不同。
[0053]裝置60用於基於懸浮的聚合體30的幾何屬性獲得數據80。可通過非結合成分22的可檢測屬性產生數據80。裝置60是但並不限於相機，或LED燈與圖像傳感器的組合。相機60基於層35的寬度y的測量值或層35在懸浮管42中距固定點44的距離x的測量值來獲得數據80。然後，數據80被導入裝置70，以處理數據80，並確定靶細胞10的計數。
[0054]裝置70適於處理數據80，以確定靶細胞10的計數。裝置70是但並不限於專門編程用於處理數據80的可編程計算機。計算機70將數據80與參考數據集90進行比較，並確定靶細胞10的計數。
[0055]儘管參考某些優選實施例描述了本發明，但是應明白的是，本發明不限於這些明確的實施例。確切地說，鑑於描述了當前實施本發明的最佳方式的公開內容，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，本領域技術人員可以進行許多修改和變型。因此，本發明的範圍由所附權利要求指示，而不是由前述描述指示。所有落入權利要求的等同物的含義和範圍內的改變、修改和變型應認為處於權利要求的範圍內。
【權利要求】
1.一種使用磁懸浮確定懸浮液中的聚合體(30)的計數的方法，其中，所述聚合體(30)包括用添加劑(20)標記的靶細胞實體(10)，其中，所述添加劑(20)是複合體，包括用於特定結合到所述靶細胞實體(10)的結合位置(21)和有助於所述聚合體(30)的可檢測屬性的非結合成分(22)，所述方法包括: -磁懸浮步驟(200)，用於通過使所述聚合體(30)懸浮來分析所述聚合體(30)； -基於懸浮的聚合體(30)的幾何屬性獲得數據(80)的步驟(300)，其中，所述數據(80)通過非結合成分(22)的可檢測屬性而產生；以及 -處理所述數據(80)以確定所述聚合體(30)的計數的步驟(400)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述添加劑(20)具有多個結合位置(21)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述方法還包括使多個所述靶細胞實體(10)和/或所述添加劑(20)和/或所述聚合體(30)交聯的步驟(500)。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括在固定體積中的聚合體捕獲步驟(600)，適用於將可變數量的聚合體(30)捕獲在固定體積中，其中，所述聚合體捕獲步驟(600)在所述磁懸浮步驟(200)之前，所述可變數量取決於所述聚合體(30)在用於捕獲的懸浮液中的可變初始濃度。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述靶細胞實體(10)是細胞和/或亞細胞實體和/或細胞和標 籤的組合和/或亞細胞實體和標籤的組合。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述結合位置(21)在抗體和/或生物化學配合基中。
7.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述非結合成分(22)是納米顆粒。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述非結合成分(22)是金納米顆粒。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，所述非結合成分(22)的可檢測屬性是所述非結合成分(22)的顏色。
10.如權利要求1至9中任一項所述的方法，其中，在所述基於懸浮的聚合體(30)的幾何屬性獲得數據(80)的步驟(300)中，通過測量懸浮的聚合體(30)的層(35)的寬度(y)和/或懸浮的聚合體(30)距固定點(44)的距離(X)來獲得所述數據(80)。
11.如權利要求10所述的方法，其中，在所述處理數據的步驟(400)中，將在獲得數據的步驟(300)中獲得的數據(80)與參考數據集(90)進行比較，以確定所述靶細胞實體(10)的計數，所述參考數據集(90)包括單獨的數據條目(91)，所述單獨的數據條目表示所述靶細胞實體(10)的可變計數。
12.如權利要求1至11中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括用添加劑(20)標記靶細胞實體(10)以在懸浮液中產生聚合體(30)的步驟(100)。
13.一種用於使用磁懸浮確定懸浮液中的聚合體(30)的計數的系統，所述系統包括: -磁懸浮設備(40)，用於通過使聚合體(30)懸浮來分析所述聚合體(30)，其中，所述聚合體(30)包括用添加劑(20)標記的靶細胞實體(10)，所述添加劑(20)是複合體且包括用於特定結合到所述靶細胞實體(10)的結合位置(21)和有助於所述聚合體(30)的可檢測屬性的非結合成分(22)； -基於懸浮的聚合體(30)的幾何屬性獲得數據(80)的裝置(60)，其中，所述數據(80)通過非結合成分(22)的可檢測屬性而產生；以及-處理所述數據(80)以確定所述聚合體(30)的計數的裝置(70)。
【文檔編號】G01N27/72GK103797361SQ201280044292
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月10日 優先權日:2011年9月12日
【發明者】V.卡拉姆伯, S.庫魯普 申請人:西門子公司