用于白细胞分类计数的组合物和方法
【专利摘要】本发明提供了用于利用荧光检测将白细胞群中的白细胞分类的组合物和方法。该方法包括使具有一种或多种白细胞类型的样品中的白细胞群与诊断组合物接触、用光源激发白细胞群；并且测量来自一种或多种白细胞类型的每一种的发射光以将白细胞群分类。
【专利说明】用于白细胞分类计数的组合物和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年11月28日提交的美国临时专利申请号61/564，120和2011年12月28日提交的美国临时专利申请号61/580，761的优先权，其教导在此通过引用以其整体被并入用于所有目的。
[0003]发明背景
[0004]白细胞(Whiteblood cell, WBC)分类计数(differential count)是一种临床分析，其计数每体积血液样品中的白细胞(leukocyte)总数，并将白细胞群(leukocytepopulat1n)分成不同的类型或亚群(subpopulat1n),诸如淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。该分析对于疾病诸如白血病、感染和过敏反应的诊断是有用的。
[0005]目前，自动化白细胞分类计数通过利用细胞形态学或细胞内含物的差异在血液分析仪或流式细胞仪中进行。细胞形态学分析使用诸如单个细胞的光散射和电阻抗的检测方法。可选地，白细胞可基于它们的细胞内含物被分析，所述细胞内含物可被荧光染料选择性地染色并通过相应的荧光发射被检测，诸如通过美国专利号6，197，593、美国专利号6，004，816、美国专利号5，296，378和美国专利号5，434，081、美国专利号3，916，205的公开内容中所描述的试剂和方法被检测。
[0006]近年来，存在微型化白细胞分类计数用于新兴应用诸如NASA航天和床边保健的逐渐增加的兴趣。前面提到的用于白细胞分析的试剂和方法均被开发用于大尺寸的血液分析仪或流式细胞仪，而未被优化用于微型化应用。例如，前面提到的用于白细胞分类的试剂和方法需要光散射检测和荧光检测相结合，或使用多步曝光和荧光检测，其增加了系统的复杂性并且难以被用于微型化仪器。因此，本领域对用于白细胞分类计数特别是用于微型化目的的白细胞分类计数的组合物和方法仍存在需求。
[0007]发明概述
[0008]本发明通过提供诊断组合物满足本领域中用于白细胞分类计数的新方法的需求，该诊断组合物是荧光染料混合物。本公开内容涉及白细胞(WBC)分类组合物及其使用方法，并且更特别地涉及，用于使用合适的设备诸如具有光学和电子技术的流式细胞术系统或全自动血液分析仪或微流控装置将样品(例如，血液)中的白细胞的不同亚组(subgroup)自动分类的试剂和方法。有利地，该诊断组合物可用于使用荧光检测作为检测手段将至少五种不同的白细胞类型或亚群(例如，淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)分类。本发明还提供了利用诊断组合物通过荧光检测进行白细胞分析，特别是在用于医疗点诊断(point-of-care diagnostic)的微流控细胞仪(microfluidic cytometer)上进行白细胞分析的方法。
[0009]如此，在一个实施方案中，本发明提供了一种诊断组合物，所述诊断组合物包括以下、基本上由以下组成、或由以下组成:
[0010]具有阳离子电荷的第一染料；
[0011]相比第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及[0012]具有对蛋白质的反应性、具有对蛋白质的未和力或具有阴尚子电荷的
[0013]第三染料。
[0014]在某些方面，第一染料具有至少两个阳离子电荷，而第二染料具有一个阳离子电荷。
[0015]在另一个实施方案中，本发明提供了用于通过荧光检测对白细胞群中的白细胞进行分类的方法，该方法包括:
[0016]使具有一种或多种白细胞类型的样品中的白细胞群与诊断组合物接
[0017]触以形成染色的白细胞群；
[0018]用光源激发染色的白细胞群；以及
[0019]测量来自群中的一种或多种白细胞类型的每一种的发射光以对白细
[0020]胞群进行分类。
[0021 ] 在又另一个实施方案中，本发明提供了诊断组合物用于通过荧光检测将白细胞群中的白细胞分类的用途，其中该诊断组合物包括:
[0022]具有阳离子电荷的第一染料；
[0023]相比第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及
[0024]具有对蛋白质的反应性、具有对蛋白质的亲和力或具有阴离子电荷的
[0025]第三染料，以染色白细胞群。
[0026]当阅读以下的详细描述和附图时，这些和其他目标、特征和实施方案将变得更加明显。
[0027]附图简述
[0028]图1显示本发明的光学配置(optical configurat1n)的实施方案。
[0029]图2显示本发明的微流控细胞仪的一个实施方案。
[0030]图3显示从用本诊断组合物染色的样品测量的两种颜色的荧光信号的结果。
[0031]图4显示用两种颜色的荧光将不同类型的白细胞分类的散点图。
[0032]图5显示使用本方法计数每体积血液中白细胞总数的柱状图。
[0033]图6显示比较本方法与其他可得方法的图。
[0034]发明详述
[0035]1.实施方案
[0036]本发明提供了诊断组合物，所述诊断组合物在用于使用荧光检测作为检测手段在微流控细胞仪上的白细胞分类计数的方法中是有用的。通过用本染料组合物染色样品并使染色的样品流经微流控细胞仪，可单独测量群中的每种白细胞类型的荧光发射。用这种方法，白细胞总数可被计数并且不同类型的白细胞或亚群可被分类以实现白细胞分类计数。
[0037]图1显示了本发明的微流控细胞仪10的光学配置的实例。如其中显示的，微流控细胞仪具有激发激光器12和该激发激光器下游的微流控芯片11。该芯片具有用于流通待被分类并计数为亚群或类型的具有白细胞(例如，白细胞群)的样品的流体通道(fluidicchannel)。在操作过程中，样品被激发激光器激发。至少两个光电倍增管15a、15b测量发射的荧光。微流控细胞仪10还包括在微流控芯片上游的第一聚光器13a以聚焦激光。此夕卜，微流控细胞仪10还包括在微流控芯片下游的第二聚光器13b以扩展(expand)光并将光聚焦在分色镜18上。微流控细胞仪10优选地在两个光电倍增管中的每一个的上游具有光滤波器17a、17b。
[0038]图2显示使用本发明的光学配置的微流控细胞仪20的一个实例。在某些方面，微流控细胞仪具有可更换的微流控芯片21，其中样品由蠕动泵24驱动。在某些方面，微流控细胞仪20可具有用与图1中所示的相同或相似的光学配置执行的荧光检测。检测流体通道(例如，28μπι高、32μπι宽和40μπι长)是微流芯片，其优选地是可更换的。
[0039]在一个方面，488nm20mW激光被用作激发光源。然而，光源是非限制性的。绿色荧光(例如，波长510nm-560nm)和红色荧光(波长>590nm)通过具有光学滤波器以选择光波长范围的两个光电倍增管被同时测量。样品(例如，全血)用诊断组合物染色并流经流式细胞仪，其中将染色的细胞暴露于激发光源，并且记录来自白细胞的两种颜色的荧光强度。
[0040]在一个实施方案中，本发明提供了诊断组合物，所述诊断组合物包括以下、基本上由以下组成或者由以下组成:
[0041]具有阳离子电荷的第一染料；
[0042]相比第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及，对蛋白质具有
[0043]反应性、对蛋白质具有亲和力或具有阴离子电荷的第三染料。
[0044]在某些方面，第一染料具有至少两个阳离子电荷，而第二染料具有一个阳离子电荷。例如，第一染料可以是碘化丙啶并且第二染料可以是碱性橙21。在某些方面，第三染料是异硫氰酸荧光素。
[0045]例如，碘化丙啶的化学结构如下:
[0046]
【权利要求】
1.一种诊断组合物,所述诊断组合物包括: 具有阳离子电荷的第一染料； 相比所述第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及 具有对蛋白质的反应性、具有对蛋白质的亲和力或具有阴离子电荷的第三染料。
2.如权利要求1所述的诊断组合物，其中所述第一染料具有至少两个阳离子电荷。
3.如权利要求1所述的诊断组合物，其中所述第二染料具有一个阳离子电荷。
4.如权利要求2所述的诊断组合物，其中所述第一染料是碘化丙啶。
5.如权利要求3所述的诊断组合物，其中所述第二染料是碱性橙21。
6.如权利要求1所述的诊断组合物，其中所述第三染料是异硫氰酸荧光素。
7.一种用于通过荧光检测将白细胞群中的白细胞分类的方法，所述方法包括: 使具有一种或多种白细胞类型的样品中的白细胞群与诊断组合物接触，所述诊断组合物包括: 具有阳离子电荷的第 一染料； 相比所述第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及 具有对蛋白质的反应性、具有对蛋白质的亲和力或具有阴离子电荷的第三染料，以染色所述白细胞群来形成染色的白细胞群； 用光源激发所述染色的白细胞群；以及 测量来自一种或多种白细胞类型的每一种的发射光以将所述白细胞群分类。
8.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述白细胞群中白细胞类型的数目是选自由以下组成的组的成员:2、3、4或5种白细胞类型。
9.如权利要求8所述的用于分类的方法，其中从所述白细胞类型的每一种发射的荧光与从所述群中的其他类型的每一种发射的荧光是可区分的。
10.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述群中的所述白细胞包括淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。
11.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述第一染料主要染色所述一种或多种白细胞类型的细胞核。
12.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述第二染料主要染色所述一种或多种白细胞类型的细胞质。
13.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述第三染料主要染色所述一种或多种白细胞类型的蛋白质内含物。
14.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述激发光从选自由以下组成的组的光源发射:二极管激光器、发光二极管(LED)、离子激光器、染料激光器、和照射器。
15.如权利要求14所述的用于分类的方法，其中在第一波长和在第二波长处测量所述发射光以实现两种颜色的荧光测量。
16.如权利要求15所述的用于分类的方法,其中所述第一波长在约510nm至约560nm处。
17.如权利要求15所述的用于分类的方法，其中所述第二激发光在约590nm至约650nm处发射。
18.如权利要求15所述的用于分类的方法，其中在所述第一波长和所述第二波长处测量所述发射光。
19.如权利要求18所述的用于分类的方法，其中通过两个光电倍增管同时测量所述发射光。
20.如权利要求7所述的用于分类的方法，其中所述样品选自由以下组成的组:全血、血浆、和血清。
21.如权利要求20所述的用于分类的方法，其中所述样品被所述诊断组合物染色并且流经流式细胞仪。
22.如权利要求21所述的用于分类的方法，其中将所述一种或多种白细胞类型暴露于所述光源，并记录所述荧光的强度。
23.如权利要求20所述的用于分类的方法，其中所述样品被所述诊断组合物染色并且流经微流控细胞仪。
24.如权利要求23所述的用于分类的方法，其中样品流经检测通道。
25.如权利要求23所述的用于分类的方法，其中将所述一种或多种白细胞类型逐个暴露于所述光源，并记录来自每个单个白细胞类型的两种颜色的荧光发射。
26.如权利要求23所述的用于分类的方法，其中计数所述白细胞群并且将所述一种或多种白细胞类型分类以实现白细胞分类计数。
27.一种微流控细胞仪，所述微流控细胞仪包括: 激发激光器； 位于所述激发激光器下游、具有用于流通样品的流体通道的微流控芯片，其中所述样品被所述激发激光器激发；以及 测量发射的荧光的至少两个光电倍增管。
28.如权利要求27所述的微流控细胞仪，还包括所述微流控芯片上游的第一聚光器。
29.如权利要求28所述的微流控细胞仪，还包括所述微流控芯片下游的第二聚光器。
30.如权利要求27所述的微流控细胞仪，还包括所述至少两个光电倍增管中的每一个的上游的光滤波器。
31.如权利要求27所述的微流控细胞仪，还包括分色镜。
32.诊断组合物用于通过荧光检测将白细胞群中的白细胞分类的用途，其中所述诊断组合物包括: 具有阳离子电荷的第一染料； 相比所述第一染料具有较少阳离子电荷的第二染料；以及 具有对蛋白质的反应性、具有对蛋白质的亲和力或具有阴离子电荷的第三染料，以染色所述白细胞群。
【文档编号】G01N33/52GK104040351SQ201280066271
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】忠南·泰, 文典·石, 哈维·卡斯丹 申请人:加州理工学院