用于核型分析的細(xì)胞樣本的受控印刷的制作方法
【專利說明】用于核型分析的細(xì)胞樣本的受控印刷
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年11月6日提交的第61/723，278號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的利益，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及用于核型分析的細(xì)胞樣本的受控印刷，并且更具體地涉及使用實(shí)時(shí)印刷或分配的細(xì)胞樣本的矩陣印刷，以在表面上精確地鋪展至少一個(gè)細(xì)胞樣本內(nèi)的細(xì)胞來為核型分析和進(jìn)一步解析作準(zhǔn)備。
【背景技術(shù)】
[0004]核型分析是對(duì)細(xì)胞的樣本中的染色體進(jìn)行檢查的測(cè)試，其可幫助鑒定作為紊亂或疾病的原因的遺傳問題。該測(cè)試可計(jì)數(shù)染色體的數(shù)量并尋找染色體中的結(jié)構(gòu)變化。
[0005]該測(cè)試可在很多組織上執(zhí)行，例如，羊水、血液、骨髓、來自在懷孕期間發(fā)育的以喂養(yǎng)生長(zhǎng)中的嬰兒(胎盤)的器官的組織等，除了其他組織以外。
[0006]通常，該樣本被放置在容器、盤或管中并允許在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)。隨后從新的樣本提取細(xì)胞并進(jìn)行染色。實(shí)驗(yàn)室專員使用顯微鏡檢查細(xì)胞樣本中的染色體的大小、形狀和數(shù)量。拍攝染色的樣本以示出染色體的排列。這在本領(lǐng)域中有時(shí)被稱作核型分析。
[0007]某些問題可通過染色體的排列或數(shù)量來識(shí)別。染色體包含存儲(chǔ)在DNA中的數(shù)以千計(jì)的基因，基本遺傳物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]文獻(xiàn)中存在將細(xì)胞分配至用于進(jìn)行核型分析的載片上的多種手動(dòng)方法。這些手動(dòng)協(xié)議相對(duì)于分配至載片上的細(xì)胞的體積、溫度、相對(duì)濕度、載片在分配過程期間的角度、當(dāng)相對(duì)于載片進(jìn)行分配時(shí)移液管的高度、以及液體應(yīng)當(dāng)在細(xì)胞被分配之前還是之后施加于載片而改變，并且這些協(xié)議已經(jīng)被實(shí)施以影響細(xì)胞在載片上變干的速度和方式。
[0009]不利地，這些手動(dòng)技術(shù)是費(fèi)時(shí)的、昂貴的，并且可遭受至少部分由于手動(dòng)方法和該過程涉及的大量變量的控制而引起的不精確。
[0010]本發(fā)明的某些實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供方法和技術(shù)以克服該缺陷，并提高用于在基片表面等上準(zhǔn)備用于核型解析的細(xì)胞的傳統(tǒng)分配技術(shù)的準(zhǔn)確性和效率。
[0011]在準(zhǔn)備用于核型分析的基片(例如顯微鏡載玻片等)的過程中，將細(xì)胞施加于顯微鏡載片是一個(gè)重要步驟。在現(xiàn)有技術(shù)中通常被稱作“滴液”的該方法為手動(dòng)方法，其中使用手動(dòng)移液管將細(xì)胞分配至載片上。然后一旦細(xì)胞被染色，該細(xì)胞可由技術(shù)專員進(jìn)行解析。滴液過程的一個(gè)基本目的是以下述方式將細(xì)胞分配至顯微鏡載片上，即，使得已經(jīng)將其遺傳信息濃縮至、可見的以及清楚的染色體中的細(xì)胞(通常稱作中期細(xì)胞):鋪展至染色體可被唯一識(shí)別的點(diǎn)處；以使它們適當(dāng)?shù)亟邮苡糜谑辜?xì)胞在顯微鏡之下可視化的染色劑的方式變干；在載片上有足夠的數(shù)量以導(dǎo)致確定性的結(jié)論。
[0012]如果細(xì)胞沒有適當(dāng)?shù)厥┘佑谳d片，它們可能不能充分地接受染色。未充分鋪展的細(xì)胞還可能使得技術(shù)專員難以從各個(gè)細(xì)胞或從單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的各個(gè)染色體區(qū)分信息。這些是傳統(tǒng)核型分析技術(shù)中的一些缺點(diǎn)，本文公開的某些實(shí)施方式克服了這些缺點(diǎn)。
[0013]傳統(tǒng)的手動(dòng)滴液法通過將例如約100微升(μ L)至約200 μ L的細(xì)胞溶液分配至成角度的載片上以允許該溶液隨著細(xì)胞溶液變干而從載片滑落來執(zhí)行。載片的角度范圍通常在約20度與約60度之間。
[0014]不理想地，雖然該角度被認(rèn)為可提供某些優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于大部分來說優(yōu)點(diǎn)并沒有實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@種傳統(tǒng)的滴液法手動(dòng)地執(zhí)行，不利地，大多數(shù)技術(shù)人員或從業(yè)者通過握持載片創(chuàng)建載片角度而不借助工具或測(cè)量裝置。不理想地，可變的載片角度可促進(jìn)載片與載片之間的載片質(zhì)量、給定的技術(shù)人員以及技術(shù)人員與技術(shù)人員之間的不一致性。甚至一些自動(dòng)裝置也不能補(bǔ)救這些缺陷中的大多數(shù)(如果不是全部)。
[0015]本文教導(dǎo)的本發(fā)明的實(shí)施方式在與陣列有關(guān)的核型分析的區(qū)域內(nèi)提供新的陣列能力。在一些實(shí)施方式中，實(shí)驗(yàn)室等提供有使現(xiàn)有的分配協(xié)議自動(dòng)操作的能力，其中單個(gè)樣本施加于載玻片的全部區(qū)域。
[0016]如上所述，將細(xì)胞施加至載片的最廣泛接受的手工方法需要操作者在沉積步驟期間使載片成角度。該角度給予樣本流體內(nèi)的細(xì)胞前進(jìn)動(dòng)量，該前進(jìn)動(dòng)量幫助細(xì)胞橫跨載片鋪展。該角度還被認(rèn)為能提高各個(gè)細(xì)胞(具體為用于進(jìn)行核型分析而被解析的細(xì)胞內(nèi)的各個(gè)染色體)的鋪展。
[0017]在自動(dòng)化設(shè)定中保持成角度的載片可使現(xiàn)有的以及將來的自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯著地復(fù)雜化。用于使用除載片角度之外的普遍接受的協(xié)議(例如，樣本體積、載片溫度、濕度等)將樣本施加至載片的自動(dòng)化方法，可復(fù)雜化并危害相對(duì)于載片上的細(xì)胞散布和各個(gè)細(xì)胞鋪展(染色體)產(chǎn)生可接受的載片的一致性。但是，根據(jù)某些實(shí)施方式，基于對(duì)該基礎(chǔ)方法的新穎修改的其他創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)被證明是成功的。
[0018]為了推斷，模仿或提高在分配方法中使用成角度的載片之后的基本原理，并且為了當(dāng)細(xì)胞沖擊載片時(shí)向細(xì)胞施加前進(jìn)動(dòng)量，根據(jù)某些實(shí)施方式，提供了一種分配方法，其在載片或基片上分配或印刷離散的液滴同時(shí)分配頭以基本上連續(xù)運(yùn)動(dòng)的方式移動(dòng)。理想地，通過移動(dòng)分配頭同時(shí)進(jìn)行分配，分配頭的前進(jìn)速率隨著其朝向載片的表面移動(dòng)將前進(jìn)速率傳輸至液滴。有利地，這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大大地提高了細(xì)胞橫跨載片或基片的鋪展。
[0019]例如，在干燥處理期間，前進(jìn)動(dòng)量允許細(xì)胞橫跨載片或基片均勻地散布。這大大地提高了細(xì)胞在載片或基片上顯示的方式(例如細(xì)胞膜消失、染色體變得扁平、以及染色體鋪展使得它們可被唯一地識(shí)別)。
[0020]此外，該前進(jìn)動(dòng)量允許懸液中的細(xì)胞橫跨載片或基片均勻地鋪展使得每個(gè)細(xì)胞可被獨(dú)立地識(shí)別。均勻鋪展的細(xì)胞，包括間期核和中期核，都應(yīng)該理想地不重疊或凝集。重疊的細(xì)胞難以用于解析并且如果載片或基片沒有產(chǎn)生可被確定性解析的適當(dāng)數(shù)量的細(xì)胞，則該載片或基片將很可能必須被丟棄并重復(fù)滴液過程。此外，如果細(xì)胞凝集在一起，則它們通常不允許中期細(xì)胞內(nèi)的染色體充分鋪展以使每個(gè)染色體可被唯一地識(shí)別。
[0021]本發(fā)明的實(shí)施方式通過提供至少一個(gè)細(xì)胞樣本在基片上的均勻的、一致的并且可再現(xiàn)的自動(dòng)化實(shí)時(shí)分配和印刷的新穎的以及創(chuàng)新的方法和技術(shù)來克服這些問題中的一些或全部，根據(jù)需要或需求，該基片可用于核型分析和進(jìn)一步解析的精確準(zhǔn)備。
[0022]根據(jù)一些實(shí)施方式，使用“線模式”的方法用于將連續(xù)線的點(diǎn)施加至載片或基片上。線模式是一種分配方法，其中小液滴(在微微升到納升的大小或數(shù)量級(jí)中)通過印刷噴嘴分配至表面上以生成具有特定間隔和體積的各個(gè)液滴的線。在一個(gè)示例中，但不限于:每條線以約50mm/sec、每線約20滴、每滴約500納升以及每滴約2mm間隔進(jìn)行分配；6條線被施加于基片或載片(60 μ L每載片)。
[0023]根據(jù)一些實(shí)施方式，提供了印刷用于核型分析的細(xì)胞樣本的方法。該方法包括將液滴從移動(dòng)噴嘴分配至基片上。該分配包括細(xì)胞在基片上的實(shí)時(shí)分配。對(duì)噴嘴的速度、噴嘴與基片之間的距離以及液滴在基片上的沖擊速率中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，使得細(xì)胞樣本以該細(xì)胞樣本的染色體的基本上離散的排列均勻地散布在基片上，以提供精確和有效的核型分析準(zhǔn)備和/或解析。本文公開、教導(dǎo)或建議的實(shí)施方式中的任何一個(gè)可以任何適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蚍绞浇Y(jié)合以實(shí)現(xiàn)如本文所教導(dǎo)的期望目標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施方式中，該印刷包括細(xì)胞樣本的矩陣印刷。
[0025]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括對(duì)細(xì)胞樣本和/或染色體染色。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括細(xì)胞樣本和/或染色體的顯微或成像解析。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法是由控制器控制的自動(dòng)化方法。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)胞樣本和/或染色體的鋪展是通過調(diào)整施加于基片的液滴的數(shù)量、間隔和體積以及前進(jìn)速率控制的。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括調(diào)整基片上的細(xì)胞樣本的印刷區(qū)域，使得其長(zhǎng)度處于從約Imm到約75mm的范圍。
[0030]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括調(diào)整基片上的細(xì)胞樣本的印刷區(qū)域，使得其寬度處于從約Imm到約25mm的范圍。
[0031]在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括基片上的印刷區(qū)域的精確限定以允許一個(gè)以上的樣本施加于單個(gè)基片。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方式中，印刷在基片上的樣本的可能的數(shù)量可從I到約100或更大的范圍變化。
[0033]在一個(gè)實(shí)施方式中，基片是從由載玻片、硝化纖維膜、塑料膜、尼龍膜或連續(xù)滾筒上的尼龍膜組成的組中選擇的。
[0034]在一個(gè)實(shí)施方式中，該基片包括表面改性劑以提高細(xì)胞鋪展和細(xì)胞粘著的質(zhì)量。
[0035]在一個(gè)實(shí)施方式中，表面改性劑是從由聚L賴氨酸、胺類、鏈霉親和素、環(huán)氧樹脂、金屬膜和電介質(zhì)材料組成的組中選擇的。
[0036]在一個(gè)實(shí)施方式中，其上分配細(xì)胞的基片包括條型碼。
[0037]在一個(gè)實(shí)施方式中，其上分配細(xì)胞的基片包括疏水層。
[0038]在一個(gè)實(shí)施方式中，疏水層還限定適合于進(jìn)一步機(jī)械地分離基片上的多個(gè)細(xì)胞的印刷區(qū)域。
[0039]在一個(gè)實(shí)施方式中，在分配期間，噴嘴基本上垂直于基片布置。
[0040]在一個(gè)實(shí)施方式中，該分配包括線模式分配，其中預(yù)定大小的液滴通過噴嘴分配在基片上以生成具有特定間隔和體積和/或點(diǎn)大小的各個(gè)點(diǎn)的線。
[0041]在一個(gè)實(shí)施方式中，從移動(dòng)噴嘴傳輸至分配的細(xì)胞的動(dòng)量在基片上創(chuàng)建細(xì)胞滾動(dòng)效應(yīng)并提高細(xì)胞鋪展和/或染色體散布。
[0042]在一個(gè)實(shí)施方式中，基片基本上平行于工作臺(tái)，基片放置在工作臺(tái)上或者基本上垂直于噴嘴的長(zhǎng)軸。
[0043]在一個(gè)實(shí)施方式中，噴嘴為印刷頭的部分，并且其中印刷頭的速度可從約5mm/sec到約150mm/sec調(diào)整，以當(dāng)細(xì)胞沖擊基片時(shí)增加或減小施加于細(xì)胞的前進(jìn)動(dòng)量的量。
[0044]在一個(gè)實(shí)施方式中，注射器泵用于將細(xì)胞提供給噴嘴，并且其中注射器泵的速度可從約I μ L/sec到約100 μ L/sec調(diào)整，以當(dāng)細(xì)胞沖擊基片時(shí)提高液滴飛行的速率和/或影響施加于細(xì)胞的前進(jìn)動(dòng)量。
[0045]在一個(gè)實(shí)施方式中，液滴體積可從約10nl到約4 μ L調(diào)整，以當(dāng)細(xì)胞沖擊基片時(shí)增加或減小施加于細(xì)胞的前進(jìn)動(dòng)量的量。
[0046]在一個(gè)實(shí)施方式中，基片上的細(xì)胞點(diǎn)間隔可在點(diǎn)之間從約0.1mm到約1mm調(diào)整。
[0047]在一個(gè)實(shí)施方式，每基片細(xì)胞的線或行的數(shù)量可從I到約200調(diào)整。
[0048]在一個(gè)實(shí)施方式，每線液滴的數(shù)量可從約5到約200調(diào)整。
[0049]在一個(gè)實(shí)施方式中，在基片上分配細(xì)胞的矩陣之前，分配器混合源儲(chǔ)存器中的細(xì)胞使得在噴嘴的分配末端具有基本上均勻的細(xì)胞混合物。
[0050]在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)胞樣本的染色體可在基片上清楚地識(shí)別。
[0051]在一個(gè)實(shí)施方式中，基片上的細(xì)胞樣本的染色體的排列