整体决策液份分级制造技术

除了其他方面，此处提供的是用于从含有生物颗粒的悬浮液中分级液份的方法和装置。在特定实施例中，生物颗粒可以是细胞、细胞器官、蛋白质、DNA、生物起源物质的碎片、覆有生物复合物的微珠或者病毒颗粒。这样，可使用此处提供的方法和装置来量化稀有细胞，诸如循环癌症细胞、胎细胞和出现在体液中其他稀有细胞，用于疾病诊断、预后或治疗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求临时申请号61/168,892、在2009年4月13日申请的美国专利的权益，为所有目的此处直接地通过参考合并其整体。联邦赞助的研究或研发下做出的关于专利技术权利的声明不适用对于“顺序表”、表格或以光盘提交的计算机程序列表附录的参考不适用专利技术背景体液是生物颗粒在液体中的复杂的悬浮物。例如，血液，包括血浆和细胞(红血细胞、白血细胞、血小板)，且细胞占有血液的大约55％。血浆大部分是水，且血浆转移蛋白质、离子、维生素、酶、荷尔蒙和其他化学物质到身体中的细胞。血红细胞的尺寸大约6到8μm，且用作为提供氧气给细胞。白细胞直径为约10到13μm，且它们通过对抗外来病毒和细菌作为免疫系统的一部分来保护身体免受疾病。血小板是最小的细胞，1.5到3μm，它们通过形成血凝块来停止流血。除了血液之外，液体诸如有唾液、眼泪、尿液、脑脊液以及其他与各种器官(如，肺)相接触的含有细胞与生物颗粒的混合物的其他体液。呈现在特定体液(如，血液)中的细胞和生物颗粒的类型和量表现出有关生物体的健康的信息，且在伤口被感染的个体的情况下，表现出与疾病的诊断、预后有关的信息。相比血液细胞的标称浓度，一些细胞和生物颗粒的量很稀少。尽管它们稀少，这些细胞或生物颗粒可能杂乱地联系到体内所发生的改变个体健康状态的重要的事件。这些细胞一般被称为“稀有细胞”。例如，从原发性肿瘤处的癌细胞的扩散是主导癌症病人的复发可能性和存活率的重要因素。由于癌细胞不规律地生长且丢失了彼此粘附的能力，它们可能进入血液、淋巴循环并在整个全身循环。这些细胞一般被称为循环肿瘤细胞(CTC)、播散肿瘤细胞(DTC)、循环癌细胞(CCC)、循环上皮细胞(CEC)、潜伏肿瘤细胞(OTC)或者其他类似的改变，来指示这些细胞的移动的本质，这与固体肿瘤的直接活组织切片检查获得的样本相反。CTC已经在经受所有主要癌症的病人的血液中探测到，主要癌症有：前列腺、乳腺、胃、结肠直肠、肾、肺、胰腺及其他。以此方式，已经研发了计算体液中呈现的CTC的测试来辅助提供对于癌症病人的预后。还可使用“CTC测试”来监测病人对于特定治疗(如，放射或化学疗法)草案(protocol)的反应。基于CTC测试的结果，癌症病人可通过最小化附加的不必要的以及昂贵的诊断测试和治疗来避免很大的花费，而这些花费经常不被健康保险所覆盖，例如计算机断层照相法(CT)或者正电子发射计算机断层显像(PET)扫描，或者可缩短无效的药物治疗。然而，CTC在周边血中呈现出极其低的浓度，估计数量级为每106到107单核细胞中有一个肿瘤细胞，这等于每0.5ml到5ml周边血中有一个肿瘤细胞。以这样低的浓度，必须筛选带有约100百万单核细胞的样本来以99.995％的确定度探测到至少一个CTC。使用传统技术，诸如以一般800细胞/秒扫描的自动数字显微镜(ADM)，需要18个小时来完成这样大小的样本，表现出其用于医疗用途在费用上和时间上的不实际。例如，可采用传统的流式细胞计数仪来确定血液样本中CTC的出现或量。然而，流式细胞计数仪需要将细胞按行线性地组织，并单个地探测每一个细胞，因为使用现有技术并不能正确地说明两个细胞的同时探测。在流式细胞计数仪中，聚焦激光束，以使它们在任何给定的时间仅照亮单个颗粒。例如，如果一个无荧光的细胞与被设置为可由流式细胞计数仪探测的到的荧光细胞同时流过探测容积(detection volume)，不能被流式细胞计数仪察觉到的这个非荧光细胞，可被引导到与荧光细胞一样的轨迹中。为了防止流式细胞计数仪的误解，通常将细胞悬浮液冲淡或减缓速度来容许细胞之间的充分的间距而防止探测容积中两个细胞的重叠。当前现有技术的流式细胞计数仪具有上限为：整理100,000对象/秒。因此，流式细胞计数仪并不适于探测或再现稀有细胞。在分析大量细胞的时候，(连续地)每次探测一个细胞以及确定每一个细胞的轨迹是很费时间的。例如，由于十毫升血液含有大约一百亿个细胞，以每秒100,000细胞的速度(这是现有技术的流式细胞计数仪的上限速度)，将需要100,000秒或28小时来完整地整理10mL的内容。对于稀有细胞，一般需要7-15mL的血液来收集统计学上意义重大的量的稀有细胞。使用流式细胞计数仪来再现稀有细胞是对医疗资源不切实际的浪费，且可带来非常高的测试成本。因此，需要简单的和成本/时间-效益的技术用于探测和量化在液体样本中的稀有颗粒和细胞。本专利技术通过提供用于探测液体样本中稀有颗粒的方法和装置来满足这些和其他需要。
技术实现思路
除了其他方面，本专利技术提供了通过排序液份(aliquots)快速地扫描大容积液体来探测和/或量化所期望的生物颗粒的方法和装置。在一个方面中，所采用的概念，被称为整体决策液份排序(Ensemble-Decision Aliquot Ranking)(“eDAR”)，对于探测生物液体中的稀有细胞非常有用。在一个方面中，本专利技术提供了用于在液体样本中探测稀有颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：探测在液体样本的液份中稀有颗粒的存在或不存在、基于稀有颗粒的存在或不存在而给液份分配一个值、且基于所分配的值而引导所述液份的流动或收集。在第二个实施例中，本专利技术提供用于提供给对象对与生物液体中稀有颗粒的出现相关联的情况的诊断或预后的方法，所述方法包括如下步骤：探测生物液体的液份中稀有颗粒的存在或不存在、基于稀有颗粒的存在或不存在而给液份分配一个值、且基于所分配的值而向对象提供诊断或预后。在第三个方面，本专利技术提供用于探测液体样本中稀有颗粒的设备，所述设备包括至少第一个输入通道、至少两个出口通道、能探测液体样本的液份中一个或多个稀有颗粒的至少一个探测器、用于引导所述液份的流动的机制、以及能基于所述液份中稀有颗粒的存在、不存在、标识、成分或量能给所述液份分配一个值的计算机，其中所述计算机与所述探测器和用于引导所述液份的流动的机制之间通信。附图简述图1示出对液份中多个颗粒的同时探测以及液份的方向。图2示出用在eDAR中的带有孔的掩模，用于改进信号-噪声比。图3示出用在eDAR中的带有很近间距的孔的掩模，用于改进信号-噪声比。图4示出包括单个流动通道、2个激光器和三个探测器的eDAR装置。图5示出包括三个流动通道、激光器和探测器的eDAR装置。图6示出包括三个流动通道、激光器和三个探测器的eDAR装置。图7示出包括五个流动通道、激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.13 US 61/168,8921.用于探测在液体样本中的稀有颗粒的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)探测所述液体样本的液份中稀有颗粒的存在或不存在；
(b)基于所述稀有颗粒的存在或不存在而分配值给所述液份；以及
(c)基于所分配的值而引导所述液份的流动或收集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，探测所述稀有颗粒的存在的步
骤包括如下子步骤：
(i)在适于将探测试剂转换为包括所述探测试剂和稀有颗粒的混合物的条
件下使所述液体样本与探测试剂接触；以及
(ii)探测在所述液体样本的液份中，在步骤(i)中所形成的混合物的存在或不
存在。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，探测所述稀有颗粒的存在的步
骤包括如下子步骤：
(i)用电磁辐射的外部源来询查所述液份；以及
(ii)探测所述稀有颗粒的荧光。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，探测稀有颗粒的存在的步骤包
括探测所述稀有颗粒的生物发光或化学发光。
5.如权利要求1到4中任一个所述的方法，其特征在于，所述稀有颗粒是
稀有细胞。
6.如权利要求1到5中任一个所述的方法，其特征在于，所述液份含有多
于一个稀有颗粒。
7.如权利要求1到6中任一个所述的方法，其特征在于，所述液体样本是
生物液体。
8.如权利要求1到7中任一个所述的方法，其特征在于，所述液体样本同
时地接触多个可区分的探测试剂，每一个探测试剂在足以将所述多个探测试剂
转换为包含所述探测试剂和多个稀有颗粒的混合物的条件下具有不同的特异
性。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，同时地探测所述多个混合物。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述探测试剂可由不
同波长的荧光区分。
11.如权利要求1到10中任一个所述的方法，其特征在于，如果所述液
份含有稀有颗粒则分配第一值给所述液份，或者如果所述液份没有含有稀有颗
粒则分配第二值给所述液份。
12.如权利要求1到10中任一个所述的方法，其特征在于，所述第一值
取决于所述稀有颗粒的识别性或者所述液份中所述稀有颗粒的浓度。
13.如上述权利要求中任一个所述的方法，其特征在于，具有同样的所
分配的值的多个液份被聚集在一起。
14.如权利要求1到13中任一个所述的方法，其特征在于，在所述生物
样本连续流过流动通道的过程中执行所述探测步骤。
15.如权利要求1到13中任一个所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·T·赵，P·G·斯基罗，J·S·郭，
申请(专利权)人：华盛顿大学，
类型：发明
国别省市：