用于检测生物样品中荧光信号的方法技术

用于对来自经处理的生物样品的荧光信号（２９）进行自动显微检测（１５）和分析（３０）的光学装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及利用指向生物结构的荧光标记对生物结构的自 动显微检测。
技术介绍
传统光学显微镜通常采用显徵镜载玻片和单个物镜，其中生物样品(sample)已经附着到该显徵镜载玻片，该单个物镜用于聚焦在生物样 品的离散区域以寻找关注的结构，例如细胞、细胞核等。通过物镜看到 的图像的尺寸取决于物镜的放大倍数和数值孔径。相对于物镜手动移动 显微镜载玻片上的试样(specimen),从而得到多个视场。使用所记录的 图像细节来分析在每个视场中通过物镜看到的关注的结构。可以用相机 通过采集来存储图像。所述多个视场用于整体上表征该样品。当然，对 于需要试样的完全视图的任何应用来说，这个过程可能是緩慢的。用显微镜必须处理许多因素，包括分辨率、对比度、聚焦深度、工 作距离、》文大倍数、齐焦性(parfocality)和齐中心性(parcentricity)。 分辨率是将图像中的两个点辨別为两个点的能力。分辨率对于确定样品 中的区別特征来说是重要的。分辨率会随着放大倍数而减小，且通常与 物镜的数值孔径有关。在对图像的评估中对比度也是必要的。对比度是 图像中的最亮点和该图像中的最暗点之间的差异，或者是零级相对于衍 射级的相对强度。在对比度不足的情况下，图像可能看起来最好也不过 是淡浅的(flat),或者最差则不可见。传统上在手动显微镜中通过聚光镜光阑来控制对比度。聚焦深度是指处于焦点对准的图像的深度。聚 焦深度随物镜的数值孔径的变化以及物镜的工作距离的变化而变化(物 镜的工作距离增大时，聚焦深度增大)。聚焦深度的重要性在于，检测 不到位于聚焦深度外的试样中的对象。工作距离是指从物镜前部到试样 平面的距离。当物镜改变时，不仅焦距可能改变，工作距离(特別是当 物镜具有不同的数值孔径时)也可能改变。保持足够的工作距离以使得 物镜不受试样本身的干扰，这通常是重要的。齐焦性即指当物镜改变时 试样仍保持焦点对准，齐中心性即指无论使用哪种物镜位于视场中心的 对象都保持在视场中心，齐焦性和齐中心性通常也是需要的。已知用于辅助对样品的显徵分析的许多方法。例如但非限制性地，已知某些染料对于某些细胞结构具有亲合性。因此这样的染料可通过帮 助进 一 步阐释这样的结构而被用来辅助分析。细胞和组织的荧光显微镜在本领域是公知的。使用荧光试剂处理细 胞并使该细胞成像，这在本领域是公知的。已经开发出用以在显微镜中 使荧光细胞成像以及提取有关这些细胞中出现的空间分布和时间变化的信息。在Taylor等在American Scientist 80 (1992)， p. 322 — 335的文章 中描述了 一些所述方法及其应用。这些方法已4皮设计和优化成用以制备 一些试样，用于对细胞中荧光介导(reporter)分子的分布、数量和生化 环境进行高空间和时间分辨率成像测量。可以通过落射荧光显徵镜 (epifluorescent microscope)来检测荧光信号，所述落射荧光显微镜〗吏用 发射的荧光形成图像(而传统反射显微镜使用散射的照射光形成图像)。 落射荧光显微镜的激励光被用于激励样品中的荧光标记，从而致使该荧 光标记发射荧光。落射荧光显微镜的优点是，样品可以制备成使得荧光 分子优先附着到关注的生物结构，从而使得可以识別这些关注的生物结 构。一种用于落射荧光显微镜中的荧光染料为DAPI或4',6-二脒基-2-苯 基叼I哚[CAS号[28718-90-3]; SMILES结构NC(C2=CC1=C(C=C2) C=C(C3=CC=C(C(N)=N)C=C3)N1)=N],这是一种牢固结合到DNA的荧 光染剂(stain)。由于DAPI将穿过完整的细胞膜，因此它可用于对活的 固定的细胞进行染色。DAPI采用紫外光激励。当结合到双链DNA时， 其吸收最大值可能约为358nm且发光最大值可能约为461nm。 DAPI也 可结合到RNA,不过它不具有强的荧光性。结合到RNA时，其发光偏移到约400n m 。对于希望在单个样品中使用多个荧光染剂的显徵镜分析 人员来说，DAPI的蓝色发光是方便的。例如，DAPI与绿色荧光分子(例 如荧光素和绿色荧光蛋白(GFP))或与红色荧光染剂(例如TexasRed) 之间的荧光交叠非常少。其他荧光染料用于检测其他生物结构。其他类型的发荧光材料用于荧光原位杂交(FISH)。 FISH方法使用 荧光标记来检测染色体结构。这种标记可以指向特定染色体和特定染色 体区域。这种技术可以用于识别染色体异常和基因作图。例如，针对染 色体21的FISH探针使得可以识別具有三染色体性21的细胞，即具有 额外染色体21的细胞，该细胞是Down综合症的起因。包含多色DNA 探针的FISH工具包在商业上是可买到的。例如，由Abbott实验室Vysis 部门销售的AneuVysion Multicolor DNA Probe Kit (多色DNA探针工具 包)被设计成在中期细胞和间期细胞核中通过荧光原位杂交(FISH)在 活体外诊断测试羊水样品中的染色体13、 18、 21、 X和Y的异常。 AneuVysion Assay (CEP 18、 X、 Y-阿尔法随体、LSI 13和21) Multi-color Probe Panel使用CEP 18/X/Y探针检测染色体18、 X和Y的着丝粒区域 中的阿尔法随体序列，使用LSI/21探针检测l;3ql4区域以及^q22.13 至21q22.2区域。对于在从被推测为高风险妊娠的对象的羊水中所获得 的中期细胞和间期细胞核中通过荧光原位杂交来识别和列举染色体、 18、 21、 X和Y,该AneuVysion工具包是有用的。由标记发射的色彩的 组合被用于确定是否存在正常染色体数目或三染色体性。类似地，Abbott实验室Vysis部门的UroVysiot^工具包被设计成在 疑似膀胱癌的有血尿的人的尿试样中通过荧光原位杂交检测染色体3、 7、 17的非整倍性和9p21基因座的缺失，由此检测与膀胱癌的发展和演 变相关联的染色体异常。Uro Vysion工具包包括与染色体3、 7、 9和17 上的特定区域同源的DNA探针序列的四色四探针混合物。Uro Vysion探 针混合物包括Chromosome Enumeration Probe (CEP，染色体列举探针) CEP 3 SpectmmRed (光谱红)、CEP 7 SpectmmGreen (光谱绿)、CEP 17 SpectrumAqua和Locus Specific Identifier (基因座专用识另寸器，LSI 9p21) SpectmmGold (光谱金)。为了克服手动显微镜的费力过程，包括本专利技术人在内的许多研究人 员已经提出自动显微镜系统，用于获取和分析显微镜载玻片或其他样品 保持装置(例如多孔板)上的生物样品的多个图像视图。这种系统具有能够大幅提高显微分析的效率并除去影响样品的显徵分析的一些主观 输入的潜力。存在许多和自动显微镜相关联的困难。例如，在手动显徵镜中执行 的许多功能是在人眼睛和大脑控制下通过未定义的方法来指示的。这些 功能中的每一个都需要被解决，以使得可以在具有所需的清晰度的情况 下来检查载玻片。此外，在传统手动显微镜中进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　获得载玻片，所述载玻片包含与其记录在一起的可电查询的数据，并且所述载玻片上具有生物样品；　从所述载玻片读取所述可电查询的数据；　根据所述可电查询的数据确定如何通过自动显微镜来扫描所述生物样品；　按照由与其记录在一起的所述可电查询的数据所指示的方式，使用自动显微镜扫描所述载玻片；以及　根据所述扫描确定表示所述生物样品的状态的测试结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-8-4 60/821,5571.一种方法，包括获得载玻片，所述载玻片包含与其记录在一起的可电查询的数据，并且所述载玻片上具有生物样品；从所述载玻片读取所述可电查询的数据；根据所述可电查询的数据确定如何通过自动显微镜来扫描所述生物样品；按照由与其记录在一起的所述可电查询的数据所指示的方式，使用自动显微镜扫描所述载玻片；以及根据所述扫描确定表示所述生物样品的状态的测试结果。2. —种显微分析的方法，包括提供自动显微镜，所述自动显微镜包括载玻片载物台、至少一个物 镜、图像捕获装置、用于根据规程来操作所述显微镜的可编程装置以及 用于提供分析结果的可编程装置；提供显微镜载玻片，所述显微镜载玻片在其上包含可查询数据和样 品，其中所迷可查询数据提供与用于分析所述样品的规程有关的信息；查询所述数据；将所述载玻片放置在所述载玻片载物台上； 使所述显微镜根据被编码在所述可查询数据中的分析规程来分析 所述才羊品；以及使所述显微镜提供表示所迷样品的分析结果。3. 如权利要求2所述的方法，其中使所述显徵镜分析所迷样品包 括从包含一个或多个可识别规程的数据库获得通过查询所述数据而识 别的S见程。4. 如权利要求2所述的方法，其中使所述显徵镜分析所迷样品包 括使所述显微镜在所述样品上聚焦或者在包含在所述样品内的焦平面 上聚焦。5. 如权利要求2所述的方法，其中使所述显徵镜分析所述样品包 括获得所述样品的图像。6. 如权利要求5所述的方法，其中获得所述图像包括 使用低放大倍数的透镜获得图像扫描；选择低放大倍数扫描的一部分用于使用高放大倍数的透镜来扫描图像；获得高放大倍数的图像扫描；以及优化所述高放大倍数扫描。7. —种高吞吐量显微分析的方法，包括(a) 提供自动显徵镜，所迷自动显微镜包括载玻片载物台、至少一个物镜、其中包含至少一个显微镜载玻片的至少一个载玻片盒、用于 根据规程来操作所述显徵镜的可编程装置以及用于提供分析结果的可编程装置；(b) 提供多个显微镜载玻片，每个显徵镜载玻片在其上包含有可 查询数据和样品，其中所述多个载玻片被包含在所述载玻片盒的一个或 多个中，其中所述可查询数据提供与用于分析所述样品的规程有关的信 息；(c) 将第一盒传送到适于将载玻片传送到所述显微镜载物台的位置；(d) 将第一载玻片从第一盒传送到所述显微镜载物台；(e) 查询在所迷第一载玻片上发现的数据；(f) 将所述第一载玻片放置在所述载玻片载物台上；(g) 使所述显微镜根据被编码在所述可查询数据中的分析规程来 分析所迷第一载玻片上的样品；(h) 使所述显徵镜提供表示所述第一载玻片上的所述样品的分析结果；(i) 如果所述第一盒中剩余有其他待分析的载玻片，则重复步骤(d) 至(h);以及(j)如果还有其他的盒，则重复步骤(c)至(i)。8. 如权利要求7所述的方法，其中使所述显微镜分析所述样品包 括从包含一个或多个可识別规程的数据库获得通过查询所述数据而识 别的3见程。9. 如权利要求7所述的方法，其中使所述显微镜分析所述样品包 括使所述显微镜在所述样品上聚焦或者在包含在所述样品内的焦平面 上聚焦。10. 如权利要求7所述的方法，其中使所迷显徵镜分析所迷样品包 括获得所迷样品的图像。11. 如权利要求IO所述的方法，其中获得所述图像包括 使用低放大倍数的透镜获得图像扫描；选择低放大倍数扫描的 一部分用于使用高放大倍数的透镜来扫描 图像；获得高放大倍数的图像扫描；以及 优化所述高放大倍数扫描。12. —种计算机可读取存储介质，其确实包含计算机可执行的用于 使用自动显徵镜进行显微分析的方法的指令程序，所述自动显微镜包括 载玻片载物台、至少一个物镜、图像捕获装置、用于根据规程来操作所 述显微镜的可编程装置以及用于提...

【专利技术属性】
技术研发人员：YM金，Y朱，Y阿加瓦尔，X王，A阿姆斯特隆，R博尔格丁，A麦吉尼蒂，A塞波，I伊切托夫金，M基尔佩特里克，P奇普拉斯，T塔法斯，
申请(专利权)人：伊康尼西斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]