通过质谱或离子迁移谱进行的组织分析制造技术
Tissue analysis by mass spectrometry or ion transfer spectrum
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过质谱或离子迁移谱进行的组织分析相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503876.3、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503864.9、于2015年10月16日提交的英国专利申请号1518369.2、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503877.1、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503867.2、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503863.1、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503878.9、于2015年3月6日提交的英国专利申请号1503879.7以及于2015年9月9日提交的英国专利申请号1516003.9的优先权和权益。这些申请的全部内容通过引用结合在此。
本专利技术总体上涉及质谱和/或离子迁移谱，并且具体地涉及体内、离体或体外标本和/或组织分析的方法。
技术介绍
癌症是全世界发病和死亡的主要原因的重要部分，在2012年，有大约1400万新发病例和820万癌症相关的死亡。根据世界卫生组织，预计在未来20年内新发病例数将增加约70％。胃肠癌是死亡的主要原因，并且占全世界癌症相关死亡的23％。乳房癌是乳腺组织癌。它是全世界妇女中最常见的癌症形式，(在西方国家)对所有女性的大约10％在其生命中的某个时期有影响。虽然已做出重大的努力来实现早期检测和有效治疗，但是约20％的患有乳腺癌的所有妇女仍死于该疾病。乳房癌是妇女癌症死亡的第二大常见原因。为了改善来自癌症和其他疾病的结局，需要新颖的组织表征方法以便促进准确的诊断。常见的治疗选项是外科手术。当前的外科手术方法依赖于外科...
【技术保护点】
一种使用质谱和/或离子迁移谱分析的方法，该方法包括：a)使用第一装置以从生物材料的第一靶标的一个或多个区域产生气溶胶、烟雾或蒸气；并且b)质量分析和/或离子迁移分析所述气溶胶、烟雾或蒸气或从其来源的离子以便获得第一谱数据，其中所述生物材料是人类受试者、非人类动物受试者、或者来源于所述人类或非人类动物受试者的标本。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.06 GB 1503876.3;2015.03.06 GB 1503864.9;201.一种使用质谱和/或离子迁移谱分析的方法，该方法包括：a)使用第一装置以从生物材料的第一靶标的一个或多个区域产生气溶胶、烟雾或蒸气；并且b)质量分析和/或离子迁移分析所述气溶胶、烟雾或蒸气或从其来源的离子以便获得第一谱数据，其中所述生物材料是人类受试者、非人类动物受试者、或者来源于所述人类或非人类动物受试者的标本。2.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括(c)分析所述谱数据以便分析与该靶生物材料的该一个或多个区域相关的以下各项中的一种或多种：(i)确定癌症或肿瘤的等级、类型或亚型；(ii)确定疾病的等级、严重性、时期、存在或不存在；(iii)确定一种或多种细胞的表型和/或基因型；(iv)检测坏死的水平、类型、存在或不存在；(v)确定一种或多种微生物的类型、水平、存在或不存在和/或基因型和/或表型；(vi)分析微生物与组织相互关系；(vii)分析生态失调；(viii)确定化合物和/或生物标志物的类型、水平、存在或不存在；(ix)分析组织的状况；和/或(x)鉴定和/或展示两种不同组织类型之间和/或患病组织与健康组织之间的边限。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中该标本是外科手术切除标本、活检标本、异种移植物标本、棉签、涂片、体液标本或粪便标本，和/或其中该生物材料是体内或离体组织。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标的所述一个或多个区域中的疾病的严重性、等级、时期、存在或不存在。5.如权利要求4所述的方法，其中通过分析所述谱数据来确定该疾病的严重性、等级、时期、存在或不存在以确定所述疾病的生物标志物的类型、水平、存在或不存在。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于该谱数据诊断疾病或该疾病。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于该谱数据确定疾病或该疾病的预后，并且任选地根据所述预后分层具有该疾病的这些受试者。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于该谱数据预测疾病或该疾病响应于治疗的可能性，并且任选地根据所述可能性分层具有该疾病的这些受试者。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中的疾病或该疾病的分布。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该靶标是或来自健康组织与非健康组织之间的边限。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中疾病或该疾病与不具有该疾病的该靶标的区域之间的边限。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标的所述一个或多个区域中的癌症、肿瘤细胞或肿瘤组织的严重性、等级、时期、存在或不存在。13.如权利要求12所述的方法，其中通过分析所述谱数据来确定该癌症、肿瘤细胞或肿瘤组织的严重性、等级、时期、存在或不存在以确定所述癌症或肿瘤的生物标志物的类型、水平、存在或不存在。14.如权利要求12或13所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该肿瘤是否是良性的、恶性的和/或转移性的。15.如权利要求12、13或14所述的方法，其中该靶标的所述一个或多个区域包括肿瘤基质或由其组成；任选地其中该肿瘤基质能够被重复地和间歇地分析以确定基质变化。16.如权利要求12-15中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标内不同赘生性细胞之间的差异。17.如权利要求12-16中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定所述癌症或肿瘤的类型或亚型。18.如权利要求12-17中任一项所述的方法，该方法包括任选地通过检测该组织或细胞中的基因突变，基于该谱数据确定该癌症的表型和/或基因型。19.如权利要求2-18中任一项所述的方法，其中所述疾病是选自以下各项的癌症：急性淋巴母细胞性白血病(ALL)、急性髓性白血病(AML)、肾上腺皮质癌、腺瘤、肛门癌、阑尾癌、星形细胞瘤、基底细胞癌、胆管癌、Birch-Hirschfield、母细胞瘤、膀胱癌、骨癌、尤因肉瘤、骨肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、脑干神经胶质瘤、脑癌、多形性成胶质细胞瘤(“GBM”)、脊髓癌症、颅咽管瘤、乳腺癌、支气管肿瘤、伯基特淋巴瘤、类癌瘤、宫颈癌、胆管癌、脊索瘤、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、慢性骨髓性白血病(CML)、慢性骨髓增殖性肿瘤、结肠癌、结肠直肠癌、颅咽管瘤、儿童原位管癌(DCIS)、子宫内膜癌、室管膜瘤、食管癌、鼻腔神经胶质瘤、纤维腺瘤、眼内黑色素瘤、视网膜母细胞瘤、输卵管瘤、胆囊癌、胃部(胃)癌、生殖细胞瘤、多毛细胞白血病、头颈癌、心癌、肝癌、霍奇金淋巴瘤、下咽癌、卡勒病、卡波西肉瘤、肾癌、喉癌、平滑肌瘤、嘴唇和口腔癌、肝癌、肺癌(诸如非小细胞或小细胞)、淋巴瘤、淋巴母细胞瘤、男性乳腺癌、骨骼的恶性纤维组织细胞瘤、黑色素瘤、黑素癌、成神经管细胞瘤、梅克尔细胞癌、间皮瘤、口癌、骨髓瘤、多发性骨髓瘤、蕈样真菌病、骨髓增生性疾病、鼻腔和鼻窦癌、鼻咽癌、成神经细胞瘤、肾胚细胞瘤、非霍奇金淋巴瘤、口腔癌、口咽癌、骨肉瘤、卵巢癌、胰腺癌、乳头瘤病、副神经节瘤、甲状旁腺癌、阴茎癌、腹膜癌、咽癌、嗜铬细胞瘤、松果体母细胞瘤、垂体腺瘤、前列腺癌、直肠癌、视网膜母细胞瘤、横纹肌肉瘤、唾液腺癌、塞扎莱综合征、皮肤癌、精原细胞瘤、畸胎瘤、睾丸癌、喉癌、甲状腺癌、胸部癌症、尿道癌、阴道癌、外阴癌、华氏巨球蛋白血症和威耳姆氏瘤。20.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括从该谱数据中鉴定和/或表征存在于该靶标中的不同细胞类型，任选地确定所述细胞类型中的一种或多种的基因型和/或表型。21.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标的细胞组成。22.如权利要求20或21所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该靶组织内的细胞类型中的一种或多种的数值比例。23.如权利要求22所述的方法，该方法包括从该谱数据的强度值确定该组织内的该一种或多种特定细胞类型的数值比例。24.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括使用所述谱数据来分析该生物材料中的细胞材料的坏死。25.如权利要求24所述的方法，其中所述分析坏死包括从该谱数据中分析坏死的水平、类型、存在或不存在。26.如权利要求24或25所述的方法，其中该坏死是凝固性、液化性、干酪样、脂肪性坏死、纤维蛋白样坏死和/或坏疽性坏死。27.如权利要求24-26中任一项所述的方法，其中该靶标处于或取自健康与坏死组织之间的边限；和/或从所述谱数据中将其确定为健康与坏死组织之间的边限。28.如权利要求24-27中任一项所述的方法，其中该坏死由以下各项引起或与其相关：损伤、感染、癌症、梗塞、毒素、炎症、对伤口部位缺乏合适护理、冻伤、糖尿病和/或动脉粥样硬化。29.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该靶标是体内或离体生物组织或从其来源的细胞，并且其中该组织或从其来源的细胞的一种或多种特性从该谱数据确定。30.如权利要求29所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中的一种或多种微生物的类型、水平、存在或不存在；或基于该谱数据分析该组织中的一种或多种微生物，其中该微生物任选地选自细菌、真菌、古生菌、藻类、原生动物和病毒。31.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析微生物与该靶组织相互作用；或基于该谱数据分析微生物与该靶组织相互作用的变化；或分析粘膜微生物组，其中该微生物任选地选自细菌、真菌、古生菌、藻类、原生动物和病毒。32.如权利要求30或31所述的方法，其中所述微生物选自白色假丝酵母、蒙特利假单胞菌、表皮葡萄球菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌和乳杆菌。33.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中的一种或多种淋巴细胞、反应性氧物质和/或中性粒细胞的类型、水平、存在或不存在；或基于该谱数据分析该靶标中的一种或多种淋巴细胞、反应性氧物质和/或中性粒细胞。34.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中的一种或多种NET和/或产生NET的中性粒细胞的类型、水平、存在或不存在；或基于该谱数据分析该靶标中的一种或多种NET和/或产生NET的中性粒细胞。35.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标中的一种或多种单核细胞化学引诱物和/或产生单核细胞化学引诱物的中性粒细胞的类型、水平、存在或不存在；或基于该谱数据分析该靶标中的一种或多种单核细胞化学引诱物和/或产生单核细胞化学引诱物的中性粒细胞。36.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶组织的氧合状况。37.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶组织处理氧气的功能性能力。38.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶组织中的含氧血红蛋白(OxyHb)和/或脱氧血红蛋白(DeoxyHb)。39.如权利要求1-28中任一项所述的方法，其中该靶标是粪便标本和/或体液标本，并且其中该标本的一种或多种特性从该谱数据确定。40.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括分析所述谱数据以确定该靶标内的化合物、生物标志物、微生物或细胞类型的类型、水平、存在或不存在。41.如权利要求40所述的方法，其中该生物标志物是微生物生物标志物和/或该微生物选自细菌、真菌、古生菌、藻类、原生动物和病毒。42.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括使用该谱数据来分析该靶标的该一个或多个区域中的一种或多种化合物和/或生物标志物。43.如权利要求42所述的方法，该方法包括基于该谱数据鉴定和/或定量和/或检测所述化合物和/或生物标志物的存在。44.如权利要求42或43所述的方法，其中该化合物或生物标志物选自由以下各项组成的组：细胞内化合物；细胞外化合物；脂质；碳水化合物；DNA；RNA；蛋白质；多肽；寡肽；脂蛋白；脂肽；氨基酸；化学分子；初级代谢物；次级代谢物；抗生素；群体感应分子；脂肪酸合酶产物；信息素；和生物聚合物。45.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶标中的至少一些细胞的基因型和/或表型；和/或基于该谱数据鉴定该靶标中的至少一些细胞的基因型和/或表型。46.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶标中的一种或多种微生物；和/或基于该谱数据鉴定和/或定量该靶标中的一种或多种微生物，其中该微生物任选地选自细菌、真菌、古生菌、藻类、原生动物和病毒。47.如权利要求46所述的方法，该方法包括基于该谱数据鉴定该靶标中的一种或多种微生物的类型。48.如权利要求46或47所述的方法，其中通过分析所述谱数据来确定该一种或多种微生物的存在和/或数量和/或类型以确定所述一种或多种微生物的生物标志物的水平、存在或不存在。49.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据鉴定和/或定量该靶标中的一种或多种微生物的一种或多种微生物生物标志物的存在。50.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据检测和/或诊断感染。51.如权利要求50所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定引起感染的微生物的基因型或表型。52.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶标中的一种或多种微生物相互作用的存在；和/或基于该谱数据鉴定和/或定量该靶标中的一种或多种微生物相互作用的存在。53.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析该靶标内的微生物组。54.如权利要求53所述的方法，该方法包括基于该谱数据确定该靶标内的微生物组的组成。55.如权利要求53或54所述的方法，该方法包括基于该谱数据分析所述微生物组中的生态失调。56.如权利要求53至55中任一项所述的方法，其中该靶标是怀孕人类或动物的一部分或来自怀孕人类或动物，并且基于该谱数据分析该微生物组以确定该怀孕的一种或多种特性，诸如异常。57.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该靶标包括来自患者的离体或体外生物样品或患者的体内区域。58.如权利要求57所述的方法，该方法包括基于该谱数据的该分析或通过其帮助对该患者进行外科手术。59.如权利要求57或58所述的方法，该方法包括使用该谱数据来确定该样品或该患者的该区域的该病症或一种或多种特性。60.如权利要求59所述的方法，该方法包括将该谱数据与先前获得的实验数据或理论数据比较以确定该样品或该患者的区域的所述病症或一种或多种特性。61.如权利要求57-60中任一项所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该样品或该患者的该区域中的该组织的类型。62.如权利要求57-61中任一项所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该样品或该患者的该区域是患病还是未患病的；和/或包括从该谱数据确定该样品或该患者的该区域是包括死亡组织还是活组织。63.如权利要求57-62中任一项所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该样品或该患者的该区域中的组织是癌性还是非癌性的。64.如权利要求63所述的方法，该方法包括从该谱数据确定组织癌症的等级。65.如权利要求57-64中任一项所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该样品或该患者的该区域是否包括粘膜组织或粘膜下层组织。66.如权利要求57-65中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据选择性地切除、去除、治疗或破坏该患者或样品中的生物材料。67.如权利要求57-66中任一项所述的方法，该方法包括基于该谱数据提供声学、视觉或触觉反馈，从而指示该样品或该患者的该区域的该病症或一种或多种特性。68.如权利要求67所述的方法，该方法包括基于该反馈选择性地切除、去除、治疗或破坏该患者或样品中的生物材料。69.如权利要求67或68所述的方法，该方法包括切除、去除、治疗或破坏该患者中的生物材料；并且基于该反馈选择性地继续或中断该生物材料的该切除、去除、治疗或破坏。70.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述谱数据，该靶标处于或取自健康组织与非健康组织之间的边限；和/或从所述谱数据中，将其确定为健康组织与非健康组织之间的边限。71.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括使用该第一装置以从该靶标上的多个不同区域中产生气溶胶、烟雾或蒸气。72.如权利要求71所述的方法，其中该气溶胶、烟雾或蒸气从该靶标中的多个不连续区域中产生。73.如权利要求71或72所述的方法，该方法包括针对在所述不同区域中的每一个处产生的气溶胶、烟雾、蒸气对所述气溶胶、烟雾、蒸气或从其来源的离子进行质量分析和/或离子迁移分析以便获得针对这些不同区域的所述谱数据，并且将该谱数据与其该靶标上的相应区域相关以便提供针对该靶标的离子成像或图谱数据。74.如权利要求73所述的方法，该方法包括将每个区域的该谱数据转化成代表该靶标中的所述区域处的该材料的类型、病症或成分的数据；并且任选地将该代表性数据展示为离子图像或图谱，该离子图像或图谱示出了该靶标中的作为位置函数的该材料的类型、病症或成分。75.如权利要求74所述的方法，其中该代表性数据指示该靶标中这些区域中的每一个处的患病材料；癌性材料；或坏死材料的类型、水平和/或存在和/或不存在。76.如权利要求74或75所述的方法，该方法包括鉴定和/或展示该靶标中患病组织、癌性组织和/或坏死组织的边限。77.如权利要求74、75或76所述的方法，该方法包括鉴定和/或展示所关注的一种或多种细胞或组织类型的位置和/或边限。78.如权利要求77所述的方法，其中该所关注的细胞或组织类型包括该靶标中的患病和/或癌性和/或坏死组织或细胞；和/或其中该所关注的细胞或组织类型包括健康组织或细胞。79.如权利要求74-78中任一项所述的方法，其中该代表性数据指示该靶标中的不同类型的细胞或成分。80.如权利要求74-79中任一项所述的方法，该方法包括鉴定和/或展示靶标内的不同微生物的分布，其中这些微生物任选地选自细菌、真菌、古生菌、藻类、原生动物和/或病毒。81.如权利要求74-80中任一项所述的方法，该方法包括鉴定和/或展示该靶标上的生物标志物的分布。82.如权利要求73-81中任一项所述的方法，其中该离子成像或图谱数据实时产生和/或展示。83.如权利要求82所述的方法，该方法包括在该离子图像或图谱上展示该第一装置的至少一部分相对于该靶标的当前位置；和/或在该离子图像或图谱上展示工具的当前位置。84.如权利要求83所述的方法，其中该第一装置的所述部分包括从该靶标中产生所述气溶胶、烟雾或蒸气的部分；和/或其中该工具是外科手术工具，诸如用于切除或消融组织的工具。85.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该靶标来自人类或动物或作为人类或动物的一部分，并且该方法包括基于该谱数据确定向该人类或动物提供的治疗。86.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括向该靶标或向受试者给予药物、治疗剂或治疗，并且然后从该受试者中取得该靶标，之后在该靶标上进行如权利要求1所述的步骤a)和b)；并且基于该谱数据确定该药物、治疗剂或治疗对该靶标或对该靶标内的组分的作用。87.如权利要求86所述的方法，该方法包括从该谱数据确定该药物、治疗剂或治疗对该靶标或受试者的作用或有效性。88.如前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括在第一时间产生所述气溶胶、烟雾或蒸气以便获得所述第一谱数据；在随后第二时间从所述第一靶标的一个或多个区域中产生气溶胶、烟雾或蒸气；质量分析和/或离子迁移分析在该第二时间产生的该气溶胶、烟雾或蒸气、或从其来源的离子以便获得第二谱数据；并且比较该第一谱数据和该第二谱数据以确定该第一靶标或其组分中的变化。89.如权利要求88所述的方法，其中在一个或多个另外的时间下重复产生气溶胶、烟雾或蒸气的步骤和分析的步骤以分别获得第三谱数据或另外的谱数据；任选地其中将该第三谱数据或该另外的谱数据与该第一谱数据和/或该第二谱数据比较以确定该第一靶标或其组分中的变化。90.如权利要求88或89所述的方法，该方法包括在所述第一时间与所述第二时间之间向该第一靶标给予药物、治疗剂或治疗；并且比较该第一数据和该第二数据以确定该药物、治疗剂或治疗对该靶标的作用或有效性。91.如权利要求1-87中任一项所述的方法，该方法包括在第一时间产生所述气溶胶、烟雾或蒸气以便获得所述第一谱数据；在所述第一时间和/或在随后第二时间从第二不同靶标的一个或多个区域中产生气溶胶、烟雾或蒸气；质量分析和/或离子迁移分析在该第一时间和/或该第二时间从该第二靶标中产生的该气溶胶、烟雾或蒸气、或从其来源的离子以便获得第二谱数据；并且比较该第一谱数据和该第二谱数据以确定该第一靶标与该第二靶标之间的差异。92.如权利要求91所述的方法，其中从第三靶标或另外的靶标中产生气溶胶、药物或蒸气，并且分析的步骤能够进行一次或更多次以分别获得第三谱数据或另外的谱数据；任选地其中将该第三谱数据或该另外的谱数据与该第一谱数据和/或该第二谱数据比较以确定该第三靶标和/或该第一靶标和该第二靶标之间的差异。93.如权利要求92所述的方法，其中该第一靶标和该第二靶标是或来自不同受试者。94.如权利要求92所述的方法，其中该第一靶标和该第二靶标是或来自相同受试者的不同区域。95.如权利要求92、95或96所述的方法，其中这些靶标中的一个取自或处于已知或怀疑是健康的位置；并且这些靶标中的另一个取自或处于已知或怀疑是非健康、患病的肿瘤边限、肿瘤基质或赘生性肿瘤的位置。96.如权利要求92-97中任一项所述的方法，其中在该第一时间和该第二时间分析的这些靶标来自或处于该一个或多个受试者的相同区域或组织。97.如权利要求92-98中任一项所述的方法，其中在该第一时间和该第二时间分析的这些靶标来自或处于相同组织类型。98.如权利要求96或98-99中任一项所述的方法，其中该第一靶标和该第二靶标取自或处于相同受试者；其中在所述第二时间从该第二靶标的所述一个或多个区域中产生该气溶胶、烟雾或蒸气；并且其中该方法包括在所述第一时间与所述第二时间之间向该受试者给予药物、治疗剂或治疗；并且比较该第一数据和该第二数据以确定该药...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·德里克·普林格尔，塔马斯·卡兰斯，埃姆里斯·琼斯，迈克尔·雷蒙德·莫里斯，茱莉亚·巴洛格，詹姆斯·伊恩·兰格里奇，佐尔坦·塔卡茨，弗朗西丝·博尔特，拉约什·高迪尔海兹，丹尼尔·绍洛伊，丹尼尔·西蒙，基思·理查森，
申请(专利权)人：英国质谱公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB
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