细胞分析器件、装置及使用了该装置的细胞分析方法制造方法及图纸

技术编号:18464215 阅读:30 留言:0更新日期:2018-07-18 15:06
本发明专利技术的目的在于通过在单一细胞分析器件中谋求提高核酸捕获效率和提高细胞捕获效率的兼顾,获得高精度的单一细胞分析数据。本发明专利技术涉及细胞分析器件的改良,所述细胞分析器件具备二维阵列芯片,所述二维阵列芯片具备能够逐个捕获细胞的多个细胞捕获部和与各细胞捕获部对应地存在、用于捕获从细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸的核酸捕获部。

Cell analysis device, device and cell analysis method using the device

The aim of the present invention is to obtain high precision single cell analysis data by seeking to improve the efficiency of nucleic acid capture and increase the efficiency of cell capture in a single cell analysis device. The present invention relates to the improvement of cell analysis devices. The cell analysis device has a two-dimensional array chip. The two-dimensional array chip has a nucleic acid capture unit capable of capturing a plurality of cell capture sections one by one and the presence of each cell capture section for capturing nucleic acids extracted from cells captured by the cell capture part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细胞分析器件、装置及使用了该装置的细胞分析方法
本专利技术涉及基因表达分析、细胞功能分析、生物体组织的分析方法、疾病的诊断、药物开发等
,更具体而言,涉及能够针对单一细胞进行基因分析的细胞分析器件、装置以及使用了该装置的细胞分析方法。
技术介绍
单一细胞分析是高精度地对每个单一细胞的细胞中的生物体分子进行检测和/或定量的技术。为了进行单一细胞分析,需要为进行单独处理而将细胞分离,高效地提取成为细胞中的测量对象的核酸,合成互补链(例如cDNA),并根据需要对扩增得到的产物进行序列分析。专利文献1中公开了如下器件:通过将各个细胞捕获到细孔阵列片的细孔,接着用具有固定在细孔且每个细孔不同的标签序列的DNA探针捕获来自该细胞的核酸并合成cDNA,能够得到可识别来自哪种细胞的序列分析用的产物。图1示出了这样的器件的基本构成(相当于专利文献1的图8)。图1的器件中,从入口106导入含有细胞101的细胞溶液。由于用细胞溶液充满平面基板形状的多孔质膜102的上部区域104,所以从上部出口107吸引细胞溶液。当从下部出口108吸引溶液而施加负压时,细胞溶液经由多孔质膜102被吸引,细胞101被诱导至细胞捕获部103。细胞101被构筑在多孔质膜102上的格子状的细胞捕获部103捕获,当破碎细胞时,该细胞中的核酸(例如mRNA)被固定在细胞正下方的多孔质膜中的DNA探针(例如聚T探针)捕获。当使用图1这样的器件时,能够基本不与除反应区域即多孔质膜内壁以外的区域接触地捕获从被捕获的细胞提取的核酸,合成与被捕获的核酸对应的核酸(例如cDNA)。因此,能够将核酸吸附于与反应无关的器件的内壁的概率抑制得较低,从而高效率地制备用于序列分析的产物。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2014/020657号
技术实现思路
图1那样的器件中,为了高效地捕获核酸,构成多孔质膜102的孔的平均直径需要为数μm以下,特别优选为1μm以下。另外,多孔质膜102的膜厚优选为10μm以上,特别优选为数十μm以上。但是,当使用这样的多孔质膜时,使细胞溶液通过时的压力损失增大。当压力损失大时,从下部出口108吸引溶液时吸引速度降低,从而细胞101被细胞捕获部103吸引的速度降低。因此,观察到较多的细胞因重力而沉降,在到达细胞捕获部103之前留在器件上的其他区域的现象。图1中,109所示的细胞是未到达这样的细胞捕获部103的细胞的一个例子。细胞停留在除细胞捕获部103以外的区域时,不仅能够分析的细胞的比例降低,而且还引起附带的问题。即产生下述问题:从细胞提取核酸时需要破碎细胞的工序,此时,存在于除细胞捕获部103以外的区域的细胞也同时被破碎,从该细胞提取的核酸流入多个细胞捕获部103,从而难以进行准确的单一细胞分析。上述问题的原因在于为了提高核酸捕获效率,减小多孔质膜102的孔径、增大膜厚所导致的压力损失增大。因此,本质上的课题是提高核酸捕获效率和提高细胞捕获效率的权衡关系。此外,在捕获核酸后,为了进行序列分析,需要核酸扩增工序。在该工序中,需要(如专利文献1所记载的那样)核酸扩增产物从核酸捕获部游离,作为溶液样品提取到器件的外部,进行序列分析。有时会产生该溶液中的扩增产物吸附于器件的内壁的问题。由于吸附导致序列分析所需的核酸扩增产物的收量降低,并且由于吸附率因核酸的碱基长度的不同而异,因此有可能会对与细胞中的本来的核酸组成不同的组成进行序列分析。用于解决课题的手段本专利技术者们研究了上述那样的问题,结果得出了以下结论。在从配置有核酸捕获部的基板(例如多孔质膜)的背面吸引细胞溶液时,采取对细胞施加不会靠近除细胞捕获部以外的基板上的区域那样的斥力的器件构成是有效的。即,作为一个例子,如图2所示,构成为对细胞的重力与对细胞的吸引方向沿相反的方向施加的器件是有效的。这样的斥力不仅在图2所例示的重力的情况下有效,而且在通过表面处理产生的静电力或介电泳力也是有效的。另外,本专利技术者们发现,如图3所示,通过使用第2三维多孔质膜(三维多孔质体)增强吸引力,防止因其他力吸附在除细胞捕获部以外的区域的方法是有效的,但由于该第2三维多孔质膜的内壁需要是亲水性的,因此具有负电荷的DNA链有时以高概率吸附到内壁。因此,得到的扩增产物的收量有时会降低,会产生由DNA扩增产物的长度导致的收量变化,因此也有难以分析一个细胞中的核酸组成的情况。为了进一步改良这点,发现在扩增反应过程中设置将上述亲水性的三维多孔质膜和扩增反应部即上述核酸捕获部的溶液分离的手段是有效的。作为进行这样的分离的方法,发现在核酸捕获部即第1多孔质膜(或基板、即二维阵列芯片)与吸引辅助用的第2亲水性三维多孔质膜之间设置用于在适当的时间点注入空气或油等非极性溶剂的手段,或者在器件内部设置将第一与第2多孔质膜的设置距离相对于膜在垂直方向上分离这样的致动器是有效的。此外还发现,在第1与第2多孔质膜之间使用超滤膜或凝胶膜等分离膜使扩增产物不到达第2多孔质膜也是有效的。因此,本专利技术的主旨如下:(1)一种细胞分析器件,其特征在于,具备:用于导入含有细胞的溶液的溶液导入流路;具备多个细胞捕获部和核酸捕获部的组的基板,所述细胞捕获部与所述溶液导入流路相接、具有能够捕获1个细胞的凹部,所述核酸捕获部与所述细胞捕获部的各个凹部对应地设置、用于捕获从所述细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸;与所述基板的所述核酸捕获部相邻地设置、用于将所述核酸捕获部的溶液排出的排出流路;和设置在所述排出流路上的压力控制手段;其中,所述基板具有将细胞从所述基板吸离的方向的斥力,所述压力控制手段在细胞捕获至所述细胞捕获部时,将从所述细胞捕获部向着所述核酸捕获部的方向的力控制为大于所述斥力的第一压力。(2)根据(1)所述的细胞分析器件,其中,所述压力控制手段在所述核酸捕获部中进行核酸反应时,将从所述细胞捕获部向着所述核酸捕获部的方向的力控制为大于重力且小于所述第一压力。(3)根据(1)所述的细胞分析器件,其中,所述基板上的除与含有所述细胞的溶液接触的所述凹部以外的区域是对细胞产生斥力的区域。(4)根据(1)所述的细胞分析器件,其中,所述斥力是按照所述细胞捕获部在与重力相反的方向上捕获细胞的方式设置所述基板而产生的斥力。(5)根据(1)所述的细胞分析器件,其中,所述斥力是所述基板的表面经抑制细胞吸附的处理而产生的斥力。(5-1)根据(5)所述的细胞分析器件,其中,抑制细胞吸附的处理是利用涂布剂、例如MPC聚合物进行的表面处理。(6)根据(1)所述的细胞分析器件,其中,所述器件还具备按照夹着所述基板的方式设置的电极对,所述核酸捕获部具备金属微粒,所述斥力是对所述电极对施加的电压与所述金属微粒的电感耦合产生的斥力。(6-1)根据(6)所述的细胞分析器件,其中,金属微粒为金微粒、和/或基板为铂基板。(7)一种细胞分析器件,其特征在于,具备:用于导入含有细胞的溶液的溶液导入流路;具备多个细胞捕获部和核酸捕获部的二维阵列芯片,所述多个细胞捕获部与所述溶液导入流路相邻地设置且能够逐个地捕获细胞,所述核酸捕获部与所述多个细胞捕获部的各细胞捕获部对应地设置、用于捕获从所述细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸;吸收滞留在所述核酸捕获部的溶液的三维多孔质体且用于将所述溶液排出的排出本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种细胞分析器件,其特征在于,具备:用于导入含有细胞的溶液的溶液导入流路;具备多个细胞捕获部和核酸捕获部的组的基板,所述细胞捕获部与所述溶液导入流路相接、具有能够捕获1个细胞的凹部,所述核酸捕获部与所述细胞捕获部的各个凹部对应地设置、用于捕获从所述细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸;与所述基板的所述核酸捕获部相邻地设置、用于将所述核酸捕获部的溶液排出的排出流路;和设置在所述排出流路上的压力控制手段;其中,所述基板具有将细胞从所述基板吸离的方向的斥力,所述压力控制手段在细胞捕获至所述细胞捕获部时,将从所述细胞捕获部向着所述核酸捕获部的方向的力控制为大于所述斥力的第一压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种细胞分析器件,其特征在于,具备:用于导入含有细胞的溶液的溶液导入流路;具备多个细胞捕获部和核酸捕获部的组的基板,所述细胞捕获部与所述溶液导入流路相接、具有能够捕获1个细胞的凹部,所述核酸捕获部与所述细胞捕获部的各个凹部对应地设置、用于捕获从所述细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸;与所述基板的所述核酸捕获部相邻地设置、用于将所述核酸捕获部的溶液排出的排出流路;和设置在所述排出流路上的压力控制手段;其中,所述基板具有将细胞从所述基板吸离的方向的斥力,所述压力控制手段在细胞捕获至所述细胞捕获部时,将从所述细胞捕获部向着所述核酸捕获部的方向的力控制为大于所述斥力的第一压力。2.根据权利要求1所述的细胞分析器件,其特征在于,所述压力控制手段在所述核酸捕获部中进行核酸反应时,将从所述细胞捕获部向着所述核酸捕获部的方向的力控制为大于重力且小于所述第一压力。3.根据权利要求1所述的细胞分析器件,其特征在于,所述基板上的除与含有所述细胞的溶液接触的所述凹部以外的区域是对细胞产生斥力的区域。4.根据权利要求1所述的细胞分析器件,其特征在于,所述斥力是按照所述细胞捕获部在与重力相反的方向上捕获细胞的方式设置所述基板而产生的斥力。5.根据权利要求1所述的细胞分析器件,其特征在于,所述斥力是所述基板的表面经抑制细胞吸附的处理而产生的斥力。6.根据权利要求1所述的细胞分析器件,其特征在于,还具备按照夹着所述基板的方式设置的电极对,所述核酸捕获部具备金属微粒,所述斥力是对所述电极对施加的电压与所述金属微粒的电感耦合产生的斥力。7.一种细胞分析器件,其特征在于,具备:用于导入含有细胞的溶液的溶液导入流路;具备多个细胞捕获部和核酸捕获部的二维阵列芯片,所述多个细胞捕获部与所述溶液导入流路相邻地设置且能够逐个地捕获细胞,所述核酸捕获部与所述多个细胞捕获部的各细胞捕获部对应地设置、用于捕获从所述细胞捕获部捕获的细胞提取的核酸;吸收滞留在所述核酸捕获部的溶液的三维多孔质体且用于将所述溶液排出的排出流路;和将所述核酸捕...

【专利技术属性】
技术研发人员:白井正敬坂井友幸内田宪孝
申请(专利权)人:株式会社日立高新技术
类型:发明
国别省市:日本,JP

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