稀有细胞的磁性分离制造技术

一种配置为以定性定量的高产率使磁化细胞与细胞混合物分离的磁性分离系统，包括：至少一个电磁体，被构造成生成围绕多个分离区且足以吸引混合物中的大部分磁化细胞的磁场通量；和泵，用于以受控流速驱动细胞混合物通过设置在所述区域内的管道，从而使大部分磁化细胞与混合物分离。所述系统特别适用于如下情形；从稀有细胞的丰度相对于其余细胞较低的细胞流体混合物获得稀有细胞，且同时保持细胞活力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分离包括细胞的粒子。本专利技术的一些实施例涉及稀有细胞的磁性分离。
技术介绍
在文献(例如美国专利4，710，472和其中引用的多个出版物)中描述了大量涉及生物细胞的磁性分离的申请。许多这样的申请不但需要分离一种或多种特殊类型的细胞(以下简称“靶细胞(target cell)”)，还需要维护靶细胞和/或非靶细胞中细胞膜的品质。因此，在正向选择过程中，使靶细胞与用于检查或用于研究、诊断或临床目的的样品分离；而在去除过程中，该样品耗尽了用于检查的靶细胞或使用了非靶细胞。使靶细胞与非靶细胞 分离，以及维护靶细胞和非靶细胞的薄膜，对目前正在利用淋巴细胞群处理的研究以及早期癌症检测是尤其重要的。目前，用于分离生物细胞的一项技术使用MiniMACS分选柱(separationcolumns) (Miltenyi Biotec GmbH,德国美天旎生物技术有限公司)。该项技术使用极其小且直径大约为50nm (即与病毒尺寸相比体积比真核细胞小大约100万倍)的顺磁微珠。这样的磁微珠被制造具有某些细胞(即，靶细胞)的选择性亲和力，以便对靶细胞进行磁性标记或染色。将所述样品引入包括透水磁体的磁选柱中，例如，钢丝绵或钢丝网，并且向整个柱上施加磁场，使得将磁性染色细胞保持在柱的透水磁体中，同时未染色的细胞穿过该柱。然而在该已知过程中，发现细胞膜被透水磁体过度损坏，降低了研究或临床用技术的有效性。在某些情况下，靶细胞在样品中很罕见，诸如，给分离过程带来挑战的癌细胞、干细胞或胎细胞。下面参照胎细胞，作为非限制实例。人们对母体血液中存在胎细胞的了解已超过一个世纪，因为SchmorK I)展示了在死于子痫的女性的肺循环中的滋养层细胞。从那以后，已经证明五种不同的胎细胞类型在母体血液中循环，包括滋养层细胞(I)、淋巴细胞(2 )、有核红血球(NRBC) (3 )、粒细胞(4)、干细胞(5)。胎细胞在母体循环中的频率很低，经定量PCR技术(6)检测，平均为每毫升母体血液具有I. 2个细胞。在与母体血液隔离的所有胎细胞类型之中,NRBC作为用于无创性产前诊断(7)的最佳候选细胞。研究人员一直试图利用荧光激活细胞分类术法(FACS)和磁珠细胞分选法(MACS)胎儿NRBC的分离和富集(enrichment)，包括由NIH资助的大规模研究(NIFTY研究)。该项研究实现了低灵敏度的胎细胞检测，FACS的回收率为13%，MACS的回收率为44% (领先的磁选技术)(8)，并得出这样的结论当母体血液中胎儿NRBC的比例低，且现有分离技术的回收率低时，FNRBC并不适用于临床应用。由于分离这些细胞是极其困难的，所以采用基于不同遗传物质诸如DNA片段(9)的替代且不太有效的方法。这些物质必须利用PCR加倍，以对其进行有效分析，且不能提供与FNRBC可能具有的三体有关的决定性结果水平相同的水平。对于本专利技术的某些专利技术人及其他人，美国专利6，482，328公开了一种使所选类型的靶粒子与样品磁性分离的方法和设备，以便浓缩样品中的靶粒子，或相对于靶粒子而耗尽样品，这是通过制造带有具有选择性亲和力的磁粒子的样品的样品混合物以对靶粒子进行磁性染色而实现的。仍然迫切需要对高产率、高纯度的稀有活细胞进行快速、可靠的磁分离。
技术实现思路
本专利技术提供了一种快速、高效定性定量地使稀有细胞与流体样品磁性分离的系统，该流体样品具有相对于其余细胞的较低丰度的稀有细胞，同时，保持细胞活力。例如，稀有细胞包括地中海贫血患者体内存在的有核红细胞(NRBC)，或母体循环 中存在的胎儿有核红细胞(FNRBC)、外周血中的癌细胞、胎儿或成体干细胞或在循环内由⑶71，CD8, CD34或CD 133表征的细胞。在某些实施例中，该分离提供了足够浓度和/或数量的稀有细胞，以对所述细胞或其部分进行显著的可靠的临床分析、遗传分析、化学分析或其他分析。例如，孕妇循环中的胎儿有核红细胞相对其他细胞来说极为罕见，大约IOOppb或更少，阻碍了对胎儿细胞或DNA进行可靠的遗传分析。根据在本文中公开的方法，可以从常规血液样品中获得充分或足够数量的FNRBC，诸如，样品中存在的95%以上的FNRBC。因此，该方法能够进行有效分离，且所获得的细胞随后可以根据技术中已知的可用方法中的一种方法而用于遗传分析或诊断。在典型实施例中，对包括靶细胞的初级样品(例如，血液样品)细胞进行处理以便使该细胞结合或偶联到磁珠上(该磁珠对初级样品中的靶细胞具有偶联或结合特异性)，以便至少大体上形成其他非磁化细胞中的磁化细胞样品。在一些实施例中，结合到磁珠上的革巴细胞在大部分不相关非磁化细胞中是稀有或极为少见的细胞类型。在一些实施例中，诸如，当要分离(或去除，depletion)活细胞时，处理所述细胞，使得细胞活力得以保存并在保持(维持)细胞活力的环境下分离所述细胞。下面对合适介质或载液的实例进行描述。所述样品与载液混合，构成来维持活细胞，然后受驱通过管道，该管道在不考虑重力的情况下以受控速率在管道内传递混合物。所述管道穿过一个或多个具有由电磁体产生并主动控制的磁通量的磁化区(本文中也称为‘分离区’)。所述电磁体被构造成提供磁通量，该磁通量形成为实现对稀有磁性靶细胞进行有效磁分离。根据优选实施例，分离并恢复所述细胞，同时混合物以足够高的速率流动，防止为了维持细胞活力而长期暴露在不理想的条件下(诸如缺乏通气)的条件下，对细胞活力产生不利影响。根据一些实施例，以最初存在于样品中的稀有细胞的至少50%，或者至少60%，或者至少70%，或者至少80%，或者至少90%或更高的效率保留或分离所述磁性靶细胞。在其他实施例中，所述磁性靶细胞包括大部分所采集的分离细胞。在各种实施例中，所述磁性靶细胞实现了所恢复的分离细胞的60%以上,或者70%以上,或者80%以上,或者90%以上,或者95%以上，诸如98%的比例。每种可能性均是本专利技术的独立实施例。分离的磁性靶细胞聚集在和/或粘附在一个或多个磁分离区中的管壁上。然后，在阻止磁场以减少磁性细胞被吸引到管道，用载液(或其他液体)将分离的磁性靶细胞清洗(冲洗)到收集容器中。本专利技术还提供了用于帮助从管壁上有效除去并释放分离细胞的机构，提高分离(细胞量)的定量产率(回收率)。在一些实施例中，通过使分离区消磁，消除剩磁并减少所分离的靶细胞对管壁的磁引力，来提高从管壁清洗所分离的磁性靶细胞的效率。在其他实施例中，通过以下至少一种操作来机械辅助进行清洗使一个或多个气泡穿过管道、突然改变导致液体冲击的流速或使管道振动、向分离区或分离区附近的管道施加超声波。所述电磁体被设计成利用充足的电力来提供并集中管道周围的磁通量，便于有效分离，同时避免可能会例如由于散热而对细胞或设备产生不利影响的不必要的或者过度的电力消耗。此外，为了实现快速而高质量的分离，所述系统配置为，促使混合物以提供快速分离的足够高的速率(同时避免损害细胞)流过具有足够大内径或横截面的管道。 在一些实施例中，稀有细胞要达到90%以上的纯度以及大约或90%以上的回收率的典型分离的周期在几分钟内，诸如，在大约5分钟至大约15分钟内完成。在一些实施例中，所述系统如此构成，使得所述管道基本上水平地穿过或设置在分离区，从而提供便携式设备，便携式设备在包括但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿哈龙·拉米什，科弗·克莱因，
申请(专利权)人：百赛普有限公司，
类型：发明
国别省市：