用于纯化支持生物组织的凝胶液滴的方法和设备技术

本发明专利技术描述了用于形成包括生物组织(例如细胞)的凝胶液滴的方法和设备,特别是用于从包括解离细胞(包括微有机球)的凝胶液滴中去除油的方法和设备。虽然在这些凝胶液滴的形成中使用油是有益的，特别是微有机球，但油可能会抑制凝胶液滴内细胞的生长和存活。本发明专利技术提供的方法和设备可以去除油并且可以提高所得凝胶液滴的存活率和质量。凝胶液滴的存活率和质量。凝胶液滴的存活率和质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纯化支持生物组织的凝胶液滴的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求于2020年8月26日提交的专利申请号为63/070,334、标题为“用于支持生物组织的凝胶滴的纯化方法和装置”的美国临时申请，和2021年4月19日提交的专利申请号为17/233,950、标题为“用于支持生物组织的凝胶滴的纯化方法和装置”的美国非临时申请的优先权，其中的内容在此以全文引用的方式纳入。
[0002]援引并入本说明书中提到的所有出版物和专利申请在此通过引用被完整地纳入，其程度与每一份出版物或专利申请都具体而单独地指出将通过引用纳入一样。


[0003]本专利技术所述的方法和装置涉及用于形成凝胶液滴的方法和装置，凝胶液滴包括生物组织（例如有机球、例如微有机球、类器官、微类器官等）。具体地说，本专利技术描述了用于形成这些凝胶液滴的方法和装置，包括除去可能以其他方式抑制或损害凝胶液滴内细胞的油。

技术介绍

[0004]模型细胞和组织系统对生物学和医学研究很有用。最常见的做法是从组织中获得永生化细胞系，并在二维（2D）条件（例如，在培养皿或孔板中）下对其进行培养。然而，尽管2D细胞系对基础研究非常有用，但它与个体患者对治疗的反应并没有很好的相关性。特别是，三维细胞培养模型被证明在发育生物学、疾病病理学、再生医学、药物毒性和疗效测试以及个性化医疗方面特别有帮助。例如，椭球体和类器官是已经研究过的三维细胞集合体。
[0005]70年代初首次描述了多细胞肿瘤球体，并在非粘附条件下通过培养癌细胞株获得。球状体通常由癌细胞系形成，作为自由漂浮的细胞聚集在超低附着板中。球状体已被证明比2D细胞培养保持更多的干细胞相关特性。
[0006]类器官是体外衍生的细胞聚集物，包括可以分化成主要细胞系的干细胞群。类器官通常直径超过1毫米，并通过传代培养。类器官培养的生长和扩张通常比2D细胞培养慢。
[0007]近年来，微型类器官已被开发出来，可用于快速且可靠的筛查，特别是用于个性化药物，如进行药物反应的体外试验。与传统类器官或肿瘤球体相比，微型器官可能更小，形状和细胞数量更均匀，并且可能包含更少的细胞数量。
[0008]然而，为了方便起见，所有这些类型的类器官（传统类器官、球状体和微有机球），这里可以称为“有机球”，通常都使用油形成。例如，类器官可以通过将未聚合的基质材料（例如基质基底膜基质，如MATRIGEL）与解离的组织（如肿瘤组织）混合，然后将该混合物在不混溶的载体液（如油）流或浴中聚合成球体来形成。虽然油有助于形成球体，但油可能会抑制有机球内细胞的生长。油可以通过反复冲洗来被清洗，但是这样的冲洗并不能有效地去除所有的油，而且可能需要更长的时间，在此期间细胞仍然暴露在油中。
[0009]一种乳化失稳剂，如全氟辛醇(PFO)已被用于从有机球中去除油。PFO还可能破坏
有机球内细胞的生长和活力。所需要的是从有机球，特别是从微有机球中去除油的方法和设备。本文所述的方法和设备可以解决这一需要。

技术实现思路

[0010]本文描述了形成含有生物组织的凝胶液滴的方法和装置。特别是，本文描述了用于在凝胶液滴形成后不久或立即从凝胶液滴中去除油的方法和装置。本文所述的方法和设备可以使用基于膜的破乳作用，例如，使用疏水膜从凝胶液滴中除去油。这些方法和设备可以非常快速有效地去除油（例如，凝胶液滴上或周围超过99%的油）。这些方法和设备可在不使用化学破乳剂（例如，全氟辛醇，PFO）的情况下进行，因此对凝胶液滴内细胞的毒性可大大降低。这些方法和设备已被证明为凝胶液滴提供了可存活的生物组织，具有极高的回收率（凝胶液滴损失小于5%），并且可以自动化。所得到的凝胶液滴可以培养和/或立即使用或在培养后用于进行一种或多种分析，包括筛选、药物毒性等分析。
[0011]通常，本文所述的方法和装置可包括形成包括生物组织的凝胶液滴。这些凝胶液滴在这里可被称为有机球，并且可以包括（但不限于）可能与油或在油中形成的任何凝胶液滴，例如特定的微有机球、微类器官、微球状体，以及在某些情况下类器官和/或球状体。本文描述的支持生物组织（例如，解离的细胞）的任何凝胶液滴可包含来自患者和/或组织培养的细胞。例如，细胞可从小的患者活检组织中提取（例如，用于快速诊断以指导治疗），从切除的患者组织中提取，包括切除的原发肿瘤或功能障碍器官的一部分（例如，用于高通量筛选），和/或从已经建立的PDMC中提取，包括患者来源的异种移植（PDX）。这些凝胶液滴可以由正常的原代细胞(例如，正常的器官组织)或肿瘤组织形成。例如，在某些变体中，这些方法和设备可能会从癌性肿瘤活检组织中形成凝胶液滴，从而能够使用所检查的特定肿瘤组织选择定制的治疗方法。
[0012]凝胶液滴可以是但不限于微有机球。例如，从患者活检组织分离的原代细胞可与流体基质材料（如基质基底膜基质(如MATRIGEL）)结合，以形成凝胶液滴（如微器官球）。微器官球可具有预先确定的大小范围（例如直径，例如在10μm至700μm之间以及在此范围内的任何子范围）和原代细胞的初始数量（例如，在1至1000之间，特别是较低数量的细胞，例如在1
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200之间）。细胞数和/或直径可控制在例如+/
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5%、10%、15%、20%、25%、30%等范围内。这些微有机球，当按本文所述形成时，可以在很短的时间内稳定地用于使用和测试，包括在形成后的几分钟、几小时或几天内，特别是因为它们可以不含油和/或破乳剂（例如，PFO）。这可能使快速测试成为可能。本文描述的凝胶液滴可以更牢固地形成3D细胞结构，复制并对应于它们所取自的组织环境，例如三维（3D）肿瘤微环境。
[0013]特别地，本文描述了处理包括生物组织（例如，细胞）在内的凝胶液滴的方法，例如处理有机球或微有机球的方法。这些方法中的任何一种都可以包括:在油中形成多个凝胶液滴，其中凝胶液滴包括来自分散在基质材料的聚合球体内的解离组织样品的细胞，凝胶液滴具有分布在其中的细胞；以及将所述凝胶液滴与疏水膜接触，使所述油通过或进入所述疏水膜从所述凝胶液滴中除去。
[0014]所述的凝胶液滴可包括直径在50
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500μm之间的微有机球。这些方法中的任何一种都可以包括当凝胶液滴与疏水膜接触时从凝胶液滴中去除至少99%的油。
[0015]例如，在疏水膜上接触凝胶液滴可包括使凝胶液滴通过一个至少部分由疏水膜形
成的腔室(例如，管、通道等)。所述腔室可包括由所述疏水膜形成的通道或管。在任何这些方法中，负压(例如，可选地施加在膜的一侧的真空，和/或将包括凝胶液滴的溶液驱动到膜上。或者，在任何这些变型中，凝胶液滴可以仅仅是与疏水膜接触，而不需要施加力，包括施加负压。
[0016]例如，在一些变型中，将凝胶液滴与疏水膜接触包括将凝胶液滴洗脱到由疏水膜形成的漏斗中。所述凝胶液滴与疏水膜的接触可包括过滤所述凝胶液滴与疏水膜的接触。通常，凝胶液滴对疏水膜的接触可包括将包含凝胶液滴的溶液穿过疏水膜。
[0017]可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理含有细胞的凝胶液滴的方法，所述方法包括：在油中形成多个凝胶液滴，其特征在于所述凝胶液滴包括来自在基质材料的聚合球体内的解离组织样品的细胞，所述凝胶液滴具有分布在其中的细胞；以及使凝胶液滴与疏水膜接触，使得油通过或进入疏水膜，从而从凝胶液滴中被去除。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凝胶液滴包含直径在50
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500微米之间的微有机球。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括从所述凝胶液滴中除去至少99%的油。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括使类器官通过一个至少部分由疏水膜形成的腔室。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述腔室包括由疏水膜形成的隧道或管。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括将所述凝胶液滴洗脱到由疏水膜形成的漏斗中。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括将所述凝胶液滴过滤到疏水膜上。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括使包含凝胶液滴的溶液从疏水膜上面通过。9.如权利要求1的方法，其特征在于，所述疏水膜的孔径介于 0.1 和 5微米之间。10.如权利要求1的方法，其特征在于，使所述凝胶液滴与疏水膜接触包括将所述凝胶液滴保留在水介质中。11.如权利要求1的方法，其特征在于，每个所述凝胶液滴包含分布在其中的1至200个细胞。12.如权利要求1的方法，其特征在于，用水介质洗涤疏水膜上的所述凝胶液滴。13.如权利要求1的方法，其特征在于，包括在培养基中培养所述凝胶液滴。14.一种处理凝胶液滴的方法，该方法包括：在油中形成多个凝胶液滴，其特征在于所述凝胶液滴包括来自在基质材料的聚合球体内的解离组织样品的细胞，所述凝胶液滴的直径为50至500微米，其中分布有1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝晖，沈西凌，
申请(专利权)人：杜克大学，
类型：发明
国别省市：