用于核型分析的细胞样本的受控印刷的制作方法

用于核型分析的细胞样本的受控印刷的制作方法
【专利说明】用于核型分析的细胞样本的受控印刷
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2012年11月6日提交的第61/723，278号美国临时专利申请的利益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及用于核型分析的细胞样本的受控印刷，并且更具体地涉及使用实时印刷或分配的细胞样本的矩阵印刷，以在表面上精确地铺展至少一个细胞样本内的细胞来为核型分析和进一步解析作准备。
【背景技术】
[0004]核型分析是对细胞的样本中的染色体进行检查的测试，其可帮助鉴定作为紊乱或疾病的原因的遗传问题。该测试可计数染色体的数量并寻找染色体中的结构变化。
[0005]该测试可在很多组织上执行，例如，羊水、血液、骨髓、来自在怀孕期间发育的以喂养生长中的婴儿(胎盘)的器官的组织等，除了其他组织以外。
[0006]通常，该样本被放置在容器、盘或管中并允许在实验室中生长。随后从新的样本提取细胞并进行染色。实验室专员使用显微镜检查细胞样本中的染色体的大小、形状和数量。拍摄染色的样本以示出染色体的排列。这在本领域中有时被称作核型分析。
[0007]某些问题可通过染色体的排列或数量来识别。染色体包含存储在DNA中的数以千计的基因，基本遗传物质。

【发明内容】

[0008]文献中存在将细胞分配至用于进行核型分析的载片上的多种手动方法。这些手动协议相对于分配至载片上的细胞的体积、温度、相对湿度、载片在分配过程期间的角度、当相对于载片进行分配时移液管的高度、以及液体应当在细胞被分配之前还是之后施加于载片而改变，并且这些协议已经被实施以影响细胞在载片上变干的速度和方式。
[0009]不利地，这些手动技术是费时的、昂贵的，并且可遭受至少部分由于手动方法和该过程涉及的大量变量的控制而引起的不精确。
[0010]本发明的某些实施方式的一个优点是提供方法和技术以克服该缺陷，并提高用于在基片表面等上准备用于核型解析的细胞的传统分配技术的准确性和效率。
[0011]在准备用于核型分析的基片(例如显微镜载玻片等)的过程中，将细胞施加于显微镜载片是一个重要步骤。在现有技术中通常被称作“滴液”的该方法为手动方法，其中使用手动移液管将细胞分配至载片上。然后一旦细胞被染色，该细胞可由技术专员进行解析。滴液过程的一个基本目的是以下述方式将细胞分配至显微镜载片上，即，使得已经将其遗传信息浓缩至、可见的以及清楚的染色体中的细胞(通常称作中期细胞):铺展至染色体可被唯一识别的点处；以使它们适当地接受用于使细胞在显微镜之下可视化的染色剂的方式变干；在载片上有足够的数量以导致确定性的结论。
[0012]如果细胞没有适当地施加于载片，它们可能不能充分地接受染色。未充分铺展的细胞还可能使得技术专员难以从各个细胞或从单个细胞内的各个染色体区分信息。这些是传统核型分析技术中的一些缺点，本文公开的某些实施方式克服了这些缺点。
[0013]传统的手动滴液法通过将例如约100微升(μ L)至约200 μ L的细胞溶液分配至成角度的载片上以允许该溶液随着细胞溶液变干而从载片滑落来执行。载片的角度范围通常在约20度与约60度之间。
[0014]不理想地，虽然该角度被认为可提供某些优点，但是对于大部分来说优点并没有实现。因为这种传统的滴液法手动地执行，不利地，大多数技术人员或从业者通过握持载片创建载片角度而不借助工具或测量装置。不理想地，可变的载片角度可促进载片与载片之间的载片质量、给定的技术人员以及技术人员与技术人员之间的不一致性。甚至一些自动装置也不能补救这些缺陷中的大多数(如果不是全部)。
[0015]本文教导的本发明的实施方式在与阵列有关的核型分析的区域内提供新的阵列能力。在一些实施方式中，实验室等提供有使现有的分配协议自动操作的能力，其中单个样本施加于载玻片的全部区域。
[0016]如上所述，将细胞施加至载片的最广泛接受的手工方法需要操作者在沉积步骤期间使载片成角度。该角度给予样本流体内的细胞前进动量，该前进动量帮助细胞横跨载片铺展。该角度还被认为能提高各个细胞(具体为用于进行核型分析而被解析的细胞内的各个染色体)的铺展。
[0017]在自动化设定中保持成角度的载片可使现有的以及将来的自动化系统的设计显著地复杂化。用于使用除载片角度之外的普遍接受的协议(例如，样本体积、载片温度、湿度等)将样本施加至载片的自动化方法，可复杂化并危害相对于载片上的细胞散布和各个细胞铺展(染色体)产生可接受的载片的一致性。但是，根据某些实施方式，基于对该基础方法的新颖修改的其他创新技术已经被证明是成功的。
[0018]为了推断，模仿或提高在分配方法中使用成角度的载片之后的基本原理，并且为了当细胞冲击载片时向细胞施加前进动量，根据某些实施方式，提供了一种分配方法，其在载片或基片上分配或印刷离散的液滴同时分配头以基本上连续运动的方式移动。理想地，通过移动分配头同时进行分配，分配头的前进速率随着其朝向载片的表面移动将前进速率传输至液滴。有利地，这种技术的实现大大地提高了细胞横跨载片或基片的铺展。
[0019]例如，在干燥处理期间，前进动量允许细胞横跨载片或基片均匀地散布。这大大地提高了细胞在载片或基片上显示的方式(例如细胞膜消失、染色体变得扁平、以及染色体铺展使得它们可被唯一地识别)。
[0020]此外，该前进动量允许悬液中的细胞横跨载片或基片均匀地铺展使得每个细胞可被独立地识别。均匀铺展的细胞，包括间期核和中期核，都应该理想地不重叠或凝集。重叠的细胞难以用于解析并且如果载片或基片没有产生可被确定性解析的适当数量的细胞，则该载片或基片将很可能必须被丢弃并重复滴液过程。此外，如果细胞凝集在一起，则它们通常不允许中期细胞内的染色体充分铺展以使每个染色体可被唯一地识别。
[0021]本发明的实施方式通过提供至少一个细胞样本在基片上的均匀的、一致的并且可再现的自动化实时分配和印刷的新颖的以及创新的方法和技术来克服这些问题中的一些或全部，根据需要或需求，该基片可用于核型分析和进一步解析的精确准备。
[0022]根据一些实施方式，使用“线模式”的方法用于将连续线的点施加至载片或基片上。线模式是一种分配方法，其中小液滴(在微微升到纳升的大小或数量级中)通过印刷喷嘴分配至表面上以生成具有特定间隔和体积的各个液滴的线。在一个示例中，但不限于:每条线以约50mm/sec、每线约20滴、每滴约500纳升以及每滴约2mm间隔进行分配；6条线被施加于基片或载片(60 μ L每载片)。
[0023]根据一些实施方式，提供了印刷用于核型分析的细胞样本的方法。该方法包括将液滴从移动喷嘴分配至基片上。该分配包括细胞在基片上的实时分配。对喷嘴的速度、喷嘴与基片之间的距离以及液滴在基片上的冲击速率中的至少一个进行控制，使得细胞样本以该细胞样本的染色体的基本上离散的排列均匀地散布在基片上，以提供精确和有效的核型分析准备和/或解析。本文公开、教导或建议的实施方式中的任何一个可以任何适当的方法或方式结合以实现如本文所教导的期望目标中的一个或多个。
[0024]在一个实施方式中，该印刷包括细胞样本的矩阵印刷。
[0025]在一个实施方式中，该方法还包括对细胞样本和/或染色体染色。
[0026]在一个实施方式中，该方法还包括细胞样本和/或染色体的显微或成像解析。
[0027]在一个实施方式中，该方法是由控制器控制的自动化方法。
[0028]在一个实施方式中，细胞样本和/或染色体的铺展是通过调整施加于基片的液滴的数量、间隔和体积以及前进速率控制的。
[0029]在一个实施方式中，该方法还包括调整基片上的细胞样本的印刷区域，使得其长度处于从约Imm到约75mm的范围。
[0030]在一个实施方式中，该方法还包括调整基片上的细胞样本的印刷区域，使得其宽度处于从约Imm到约25mm的范围。
[0031]在一个实施方式中，该方法还包括基片上的印刷区域的精确限定以允许一个以上的样本施加于单个基片。
[0032]在一个实施方式中，印刷在基片上的样本的可能的数量可从I到约100或更大的范围变化。
[0033]在一个实施方式中，基片是从由载玻片、硝化纤维膜、塑料膜、尼龙膜或连续滚筒上的尼龙膜组成的组中选择的。
[0034]在一个实施方式中，该基片包括表面改性剂以提高细胞铺展和细胞粘着的质量。
[0035]在一个实施方式中，表面改性剂是从由聚L赖氨酸、胺类、链霉亲和素、环氧树脂、金属膜和电介质材料组成的组中选择的。
[0036]在一个实施方式中，其上分配细胞的基片包括条型码。
[0037]在一个实施方式中，其上分配细胞的基片包括疏水层。
[0038]在一个实施方式中，疏水层还限定适合于进一步机械地分离基片上的多个细胞的印刷区域。
[0039]在一个实施方式中，在分配期间，喷嘴基本上垂直于基片布置。
[0040]在一个实施方式中，该分配包括线模式分配，其中预定大小的液滴通过喷嘴分配在基片上以生成具有特定间隔和体积和/或点大小的各个点的线。
[0041]在一个实施方式中，从移动喷嘴传输至分配的细胞的动量在基片上创建细胞滚动效应并提高细胞铺展和/或染色体散布。
[0042]在一个实施方式中，基片基本上平行于工作台，基片放置在工作台上或者基本上垂直于喷嘴的长轴。
[0043]在一个实施方式中，喷嘴为印刷头的部分，并且其中印刷头的速度可从约5mm/sec到约150mm/sec调整，以当细胞冲击基片时增加或减小施加于细胞的前进动量的量。
[0044]在一个实施方式中，注射器泵用于将细胞提供给喷嘴，并且其中注射器泵的速度可从约I μ L/sec到约100 μ L/sec调整，以当细胞冲击基片时提高液滴飞行的速率和/或影响施加于细胞的前进动量。
[0045]在一个实施方式中，液滴体积可从约10nl到约4 μ L调整，以当细胞冲击基片时增加或减小施加于细胞的前进动量的量。
[0046]在一个实施方式中，基片上的细胞点间隔可在点之间从约0.1mm到约1mm调整。
[0047]在一个实施方式，每基片细胞的线或行的数量可从I到约200调整。
[0048]在一个实施方式，每线液滴的数量可从约5到约200调整。
[0049]在一个实施方式中，在基片上分配细胞的矩阵之前，分配器混合源储存器中的细胞使得在喷嘴的分配末端具有基本上均匀的细胞混合物。
[0050]在一个实施方式中，细胞样本的染色体可在基片上清楚地识别。
[0051]在一个实施方式中，基片上的细胞样本的染色体的排列