通過活細胞幹涉測量法的快速、大量平行單細胞藥物響應測量的製作方法
2023-10-04 11:31:44
通過活細胞幹涉測量法的快速、大量平行單細胞藥物響應測量的製作方法
【專利摘要】癌症治療的核心問題是腫瘤細胞群中的單體細胞如何響應旨在阻止它們生長的藥物。然而，無論是癌性細胞還是生理學細胞，細胞的絕對生長、它們物理質量上的變化，難於直接用常規技術測量。本發明的實施方式提供用於對暴露於變化環境的細胞的細胞質量進行快速的、實時定量的活細胞幹涉測量法(LCI)。總之，LCI提供用於評估細胞群來確定、監測和測量單個細胞對例如對治療用藥物的響應的觀念上的發展。
【專利說明】通過活細胞幹涉測量法的快速、大量平行單細胞藥物響應
測量
[0001]政府資助聲明
[0002]本發明是在由國立衛生研究院(National Institutes of Health)資助的授權號為CA090571、CA107300和GM074509的政府支持下完成的。政府享有本發明中的某些權利。
[0003]相關申請的交叉引用
[0004]根據35U.S.C.Sectionl 19(e)的規定，本申請要求於2011年8月2日提交的題為「RAPID, MASSIVELY PARALLEL SINGLE-CELL DRUG RESPONSE MEASUREMENTS VIA LIVE CELLINTERFEROMETRY」的共同待審的序號為61/514，353的美國臨時專利申請的權益，將其內容併入本文作為參考。本申請涉及於2009年5月6日提交的第12/436，702號美國專利申請，將其內容併入本文作為參考。
【技術領域】
[0005]本發明涉及能夠用於檢查一個或多個細胞的幹涉測量系統、材料和技術。
[0006]發明背景
[0007]幹涉顯微鏡提供用於測量細胞內部物質和其它透明物質的空間分布的有意義的生物物理學方法。先前已證實採用本技術，即活細胞幹涉測量法(Live CellInterferometry, LCI),能夠靈敏地同時檢測和追蹤上百個細胞的納米機械性質(I)。隨著通過高磁性探針在細胞的表面上製作小的刻痕(indention),還能夠使用LCI來監測單個細胞內細胞質的動態流動(2)。研究表明細胞材料的幾乎瞬時再分布源自於細胞表面的刻紋，其超出了常規的光學顯微術的檢測極限。
[0008]與細胞質量和充分表徵的生物化學途徑之間的關係一樣，對單個細胞如何調整其尺寸缺乏認識。儘管早在19世紀50年代就開始對單個活細胞的定量的質量測量(3，4)，但是只有近期增加例如細胞質量測量的速度、精度和實用性的新方法變得可行。需要新方法來快速和同時測量一個或多個單個細胞的質量或大細胞種群內成簇的細胞的質量(7，8)。本文所公開的本發明的實施方式滿足這點以及其它需求。
【發明內容】
[0009]本發明的實施方式包括，例如，能夠用於測量一個或多個細胞的一種或多種特徵或性質的幹涉測量系統、方法和材料。該性質包括，例如，細胞質量、細胞體積、光學細胞稠度(optical cell thickness)(細胞密度)等。本發明的實施方式涉及觀測幹涉儀內部細胞的一種或多種特徵或性質，並然後使用這些觀測結果來表徵細胞的生理學。
[0010]本發明的示例性實施方式是一種使用活細胞幹涉測量法來觀測細胞質量的方法。通常，該幹涉測量法包括以下步驟:將細胞置於適於測量測試光束和參照光束之間的分數相移(fractional phase shift)的幹涉顯微鏡的觀測室中，使細胞暴露在處於照明波長(illumination wavelength)的測試光束下，並且然後測量在傳播穿過細胞的測試光束和參照/對照光束之間的分數相移。然後能夠使用該測量來推導細胞質量。[0011]在本發明的常見實施方式中，使用以下方程式來觀測細胞質量:
[0012]
【權利要求】
1.一種觀測細胞對環境的響應的方法,包括: (a)將至少一個細胞置於第一環境中； (b)使用包括活細胞幹涉測量法的方法觀測第一環境中的細胞的質量性質；以及 (C)比較(b)中所觀測的質量性質和使用包括活細胞幹涉測量法在第二環境中所觀測的細胞的質量性質； 從而觀測細胞對第一環境的響應。
2.根據權利要求1的方法，其中觀測質量性質的至少一個細胞以分離的單細胞存在於第一環境中。
3.根據權利要求1的方法，其中觀測質量性質的至少一個細胞以細胞簇或細胞團存在於第一環境中。
4.根據權利要求1的方法，其中對多個存在於第一環境中的細胞的質量性質進行觀測。
5.根據權利要求1的方法，其中第一環境包含測試組合物，且第二環境不包含測試組合物。
6.根據權利要求5的方法，其中測試組合物包括抗生素、抗體、烷化劑、抗代謝物、細胞周期抑制劑、拓撲異構酶抑制劑、siRNA或細胞。
7.根據權利要求6的方法，其中測試組合物包括結合HER2的抗體。
8.根據權利要求5的方法，其中對第一環境中的細胞的質量性質進行多次觀測以便觀測細胞的質量性質在一段時間內如何變化。
9.根據權利要求8的方法，其中隨時間觀測細胞的質量性質的改變以觀測時間質量概貌。
10.根據權利要求9的方法，進一步包括比較所觀測的時間質量概貌和時間質量概貌的資料庫，其中選擇時間質量概貌的資料庫以包括特徵為對測試組合物的細胞敏感性的時間質量概貌和特徵為對測試組合物的細胞耐藥性的時間質量概貌。
11.一種觀測細胞質量的方法，該方法包括: (a)將細胞置於適於測量測試光束和參照光束之間的分數相移的幹涉顯微鏡的觀測室; (b)將細胞暴露在處於照明波長的測試光束下； (C)測量在傳播穿過細胞的測試光束和參照光束之間的分數相移； (d)使用步驟(C)中得到的測量結果來觀測細胞的質量。
12.根據權利要求11的方法，其中使用以下方程式來觀測細胞的質量:
13.根據權利要求11的方法，其中a=1.8Χ l(T3m3kg'
14.根據權利要求11的方法，其中多次觀測細胞的質量以便觀測細胞的質量在一段時間內如何變化。
15.根據權利要求11的方法，其中所述方法用於定量多個細胞的質量。
16.根據權利要求11的方法，其中使用活細胞幹涉測量系統實施所述方法，該活細胞幹涉測量系統包括: (a)可操作性連接於顯微鏡的檢測器； (b)包括適於容納細胞的觀測室的樣品組件； (C)包括適於容納參照細胞的參照室的參照組件；以及 (d)用於將來自光源的光束分成測試束和參照束的分束器。
17.根據權利要求16的方法，其中觀測室包括至少一根適於在室內循環細胞培養基的灌注管。
18.根據權利要求16的方法，其中活細胞幹涉測量系統包括適於處理和存儲一個或多個細胞圖像的處理器元件和記憶存儲元件。
19.根據權利要求11的方法，其中觀測細胞的質量性質來定量細胞對於治療用組合物的響應。
20.根據權利要求19的方法，其中從罹患癌症的個體獲得細胞，並使用治療用組合物來治療癌症 。
【文檔編號】G01N33/483GK103842769SQ201280048126
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月2日 優先權日:2011年8月2日
【發明者】J.C.裡德, M.A.泰特爾 申請人:加利福尼亞大學董事會