CN102365055A - 生物学取样装置 - Google Patents

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Abstract

适于对怀孕患者经子宫颈取样生物学材料的取样装置，包括：伸长的插入管(4)，具有适于经外部孔(子宫外孔)插入到所述患者的子宫颈的第一端(5)、和包括用于操纵所述管的把手工具(7)的第二端(6)；测量工具，用于确定所述子宫颈内所述管的所述第一端的位置，其中，所述的第一端(5)包括取样头(9，14)，适于收集生物学材料包括细胞、黏液和生物液体，并且其中所述测量工具适于确定所述第一端的插入程度和经子宫颈的位置以优化经子宫颈取样部位。

Description

生物学取样装置
发明领域
本发明涉及用于获得生物学材料的装置和方法，尤其是涉及用于从怀孕雌性的胎细胞获得样品的装置和方法。
发明背景
早期产前诊断以检测胎儿遗传紊乱对于孕妇和医生二者做出明智的决定都是需要的。侵入性产前检测的确定性方法(羊膜腔穿刺术和绒毛膜绒毛取样)具有虽小却无法忽略的流产风险，并且由于细胞培养和分析所需要的时间，其结果在孕13周前很少是可用的。
使用母体血清分析物筛选和超声波的“非侵入性”筛选能够鉴定有胎儿非整倍性风险的个体(主要是21三体性)，但阳性的筛选结果仍需要后续侵入性步骤以得到明确的诊断。在约25-30个这样的过程中，只有一个会正确地显示出胎儿非整倍性。
十多年来，世界上的许多实验室都尝试开发非侵入性(即仅微静脉穿刺)的方法来分离和分析胎细胞。显著的优势在于，能够通过对回收的胎细胞使用诸如荧光原位杂交(FISH)和荧光定量聚合酶链反应(QF-PCR)而得到明确的结果。
母体血液中存在的胎细胞给非侵入性产前诊断提供了细胞的可能来源。然而，胎细胞以极低的数量存在，并且其分离不是一项轻松的工作，每10ml母体血液中仅有1或2个胎细胞存在。证据表明，母体循环中存在完整的胎细胞不是普遍情况。
外周血液取样的有吸引力的替代是从经子宫颈的样品中分离和分析滋养层。与母体血液中存在的多种循环胎细胞类型不同，经子宫颈的样品中的胎细胞都是胎盘来源的，压倒多数的是滋养层(Bischoff and Simpson，2006)。
长久以来推测子宫颈管含有胎儿来源的滋养层。早期胚胎被绒毛膜覆盖，但妊娠后期绒毛膜表面是光滑的。然而，直至1971年，宫颈内膜存在胎细胞才通过鉴定用棉棒收集的中颈黏液样品中的Y-染色体生成细胞而得到证实(Shettles et al.，1971)。后继报导推测这些胎细胞从退化的绒毛膜绒毛脱落至下子宫极(Warren et al.，1972，Rhine et al.，1975)。在这种情况下，最有可能在基脱膜与壁脱膜融合前，于妊娠7至13周发生。脱落的滋养层被认为先在内开口部分层面的颈黏液后积累(Bulmer et al.，1995，Adinolphi andSherlock，1997)，随后安置于颈黏液中。
这些生物学情况因而定义了子宫颈内样品用于产前诊断的机会，虽然一些研究已经显示早在妊娠5周就出现的滋养层复原(Katz-Jaffe et al.，2005，Mantzaris et al.，2005)。
提取滋养层的努力首次始于70年代。Rhine等人(1975和1977)描述了“产前细胞提取仪”，用消毒的盐水冲洗内子宫颈管来得到胎细胞。经培养，近50％的情况下从所得的细胞中探测到了胎中期细胞。然而，其他研究者报导了阴性的结果(Goldberg et al.，1980)，导致关于临床应用的全面怀疑。事后看来，不能探测到胎细胞或许也反应了用于获得子宫颈内标本的临床技术缺陷以及用以证实胎细胞存在的方法的极低灵敏度。
在90年代引入绒毛膜绒毛取样(CVS)后，对此的兴趣又恢复。一系列的技术使得在40-90％的被检标本中检测到了胎细胞(Adinolfi et al.，1995a，Bussani et al.，2002，Cioni et al.，2003，Fejgin et al.，2001，Massari et al.，1996；Miller et al.，1999；Rodeck et al.，1995；Tuttschek et al.，1995)。然而，因为分析困难，多数中心的兴趣再次减少。推测黏液中内含的胎细胞不能便捷地用于FISH。近来，用于滋养层来源的显微操纵细胞团的分子PCR技术显示可用于经子宫颈样品(Bussani et al.，2004；Bussani et al.，2007；Katz-Jaffe etal.，2005)。
多数经子宫颈的标本含有多种来自母体的细胞(白细胞、巨噬细胞、扁平上皮细胞、柱状上皮细胞和内宫颈细胞)以及不同的来自胎儿的细胞(细胞滋养层和含胞体滋养层)(Bulmer et al.，1995，Miller et al.，1999)。每种胎细胞类型的出现率是可变的，并且似乎取决于收集方法和妊娠时期。
目前有一些设计用于进入子宫颈区域的装置，包括棉签和/或其它拭取物(swabbing)或采样铲，抽吸装置和用于冲洗获得样品的灌洗技术。然而，所有现有技术装置都是为非妊娠女性设计的，不能从孕妇得到质量可靠的胎细胞样品；包括胎细胞浓度，取样连贯性；外加易用性和考虑患者/胎儿的安全性以达到足够挑战可靠性的标准，尽管羊膜腔穿刺术和绒毛膜绒毛取样有相当的临床风险。
需要有装置，以用于对怀孕女性进行生物学材料取样，尤其是用于获得包含胎细胞的经子宫颈样品。
发明概述
在第一方面，本发明提供了适于从怀孕的患者经子宫颈取样生物学材料的取样装置，包括：
-伸长的(elongate)插入管，具有适于经外部孔(子宫外孔)插入到所述患者的子宫颈的第一端、和包括用于操纵所述管的把手工具的第二端；
-测量工具，用于确定所述子宫颈内所述管的所述第一端的位置，
其中所述第一端包括取样头，其适于收集生物学材料包括细胞、黏液和生物液体，并且其中所述测量工具适于确定所述第一端的插入程度和经子宫颈的位置以优化经子宫颈取样部位。
测量工具可包括物理制动、物理刻度和/或超声或者用于确定所述取样头原位位置的类似工具。
取样头优选适于收集或捕获从患者子宫颈内可得的一定量的生物学材料，包括黏液、血液、组织和细胞本身。捕获优选包括将生物学材料吸附到所述取样头的表面上，但也可以包括将生物学材料吸收至取样头内。
取样头优选包括顺从的、柔软的(起初可是不柔软的)吸收性海绵或海绵样材料，其适于在压缩的吸收前状态保持其柔软感，并且可从选自一定范围的材料包括聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚氨酯(PV)和纤维素等。海绵或海绵状材料可以选自如下任意一项或其组合：
1.织物敷料(fabric dressing)，非针织。为聚酯、人造纤维、棉或其混合体。
2.水胶体泡沫，孔尺寸约200-300μm。
3.聚氨酯，100％开孔。孔尺寸约500-600μm。
4.纤维素海绵，与Merocel PVA口针相似的细微孔尺寸。
5.PVA圆筒，细微孔，90-120μm。圆筒边缘光滑，几乎表现为闭合。
6.纤维素海绵，层状构造。层内有细微孔的组合，以及层间有大孔(＞500μm)。
7.PVA海绵，以压缩的单一尺寸提供，随机的孔尺寸(在250到700间)，附着于拉带(drawstring)。
取样头还可任选地由亲水材料所形成，而取样头的外表面被临时的罩或化学包被所遮蔽。这种遮蔽允许使用者选择性地控制取样头暴露并开始收集生物学材料的点，包括在插入期间临时遮盖或包被以保护取样头的能力，从而使得只有在取样头在子宫颈内正确定位后，临时罩或化学包被才能被移除。
这种遮蔽可以是应用于取样头外表面的可溶性化学包被(coating)或膜，其中所述化学包被或膜适于在有限的时间段内溶解，使得取样头得以在插入收集生物学材料的过程中没有被污染的风险。
或者，该遮蔽可以采取外部套管的物理屏障的形式，其适于与插入管共轴地协作，从而使插入管在外部套管内伸缩地插入，取样头(及相连的插入管)与外部套管的相对移动提供了在所述取样头在所述外部套管范围内受到保护的第一收缩位置和所述取样头从所述外部套管伸出从而暴露于样品收集的第二伸展位置之间所进行的移动。
或者，该“遮蔽”的实现也可通过使用前压缩海绵样取样头以延迟采样直至取样头在原位扩展开。
取样装置优选包括制动工具，其能采用适于与外部套管协作的第一制动的形式，以提供设置工具或制动，从而允许使用者判断套管插入患者子宫颈内的插入程度。该第一制动适于轻柔地靠近患者子宫颈的外口，由此允许患者谨慎地判断外部套管插入其子宫颈内部的程度。
制动工具可形成所述装置的测量工具的一部分。
插入管也可包括第二制动形式的其自身的制动，从而可以控制取样头相对于外部套管的伸缩移动和伸展。
取样头优选适于在吸收样品后扩展，从干燥压缩状态扩展至已吸收并并持有样品的膨胀状态。
取样头最优选被设置成可提供高表面积对体积比，从而使取样头表面的黏液吸收最大化。在另一实施方案中，取样头采取放射性扩展膨胀状态，其中在取样头在接触取样部位并吸收样品后优选沿放射性方向扩展。
用于胎细胞收集的最佳感兴趣的取样部位在患者的子宫颈内孔和外孔之间；但最优选更接近患者的子宫颈内孔(相对于外孔而言)，其中内孔被定义为子宫内孔，是子宫腔的内部窄化，相当于被称为子宫峡的轻微缢痕，可在子宫表面顶部至基底部的中间位置观察到。
取样头的吸收材料优选包括10到2000微米之间的孔尺寸，其平均孔开口在400到1000微米之间。孔尺寸优选被设置以使其不会朝着取样头外表面而减少从而确保取样头的吸收，尤其是取样头的吸收不会被取样头表面的初始吸收阻碍或约束。
最优选的是，取样头被定型从而其与圆筒状取样头相比，表面积对体积的比率相同或增加。取样头被优选设置成海绵或海绵样指状物的多丝状阵列。或者，取样头可被定型成圆筒，圆筒可选择性的包括空穴，用来增加任选的抽吸装置。取样头优选的整体尺寸是压缩的形式，直径约为3mm，并且一旦说及了预定的生物学材料的量之后，使其能在5到20mm之间伸展。
取样头优选在收集所述样品之前具有1到5cm的长度，以及在预定的最佳体积0.5到3立方分米之间的扩展体积。伸展优先为放射性的。
取样头吸收或吸附的生物学材料的预定量优选在0.01ml到3ml间，但是将取决于患者的性质和条件。
取样装置的插入管优选包括沿其纵向的标记，其适于与制动工具协作，当装置安装好后，为所述取样头的插入程度和其最终的经子宫颈位置提供定量的量度。当外部套管被安装到装置时，其优选提供沿纵向的标记，其与第二制动协作，为取样头的插入程度和其经子宫颈的位置提供定量的量度。
此外，伸长管和/或细胞取样头可包括超声可读的标记，以使用超声波监控来协助在患者内对取样头插入位置的跟踪。
若与取样装置合并，外部套管也可包括超声可读标记，以协助在患者内对取样头相对于外部套管的位置进行跟踪。
取样装置可任选地包括抽吸工具，其包括真空生成工具。当取样装置与任选存在的抽吸工具合并时，可与外部套管部件整合，其适于把所施加至所述装置的真空转移至取样头。
本发明的取样装置可任选包括样品贮藏工具和/或运输工具，以使样品能以合适的方式保存贮藏，使运输免去传输(transferral)的需要，由此使样品的保存最大化。
在实施方案中，所述取样头适于从所述装置上移除并与运输容器等整合，从而使所述整合的运输装置维持所述样品的无菌度和完整性。例如，运输容器等的盖子中可铸有卡扣(snap fit)部件，从而使取样头能被即刻卡入该部件中用于运输。所述运输容器等也可包含合适的介质，使取样头浸入其中。
在另一方面，从患者取样生物学材料的方法包括如下步骤：
-将取样装置引入至所述患者内；
-将取样头插入至所述患者子宫颈的内孔区域；
-从所述子宫颈内孔区域取得生物学样品；
-从所述患者内收回所述取样头并收获所收集的生物学材料
本发明的方法优选通过使用前述的取样装置来运用。
本发明的方法包括以下步骤：
-测量所述患者的子宫颈管长度；
-调节所述装置的制动工具，以将所述取样头定位于所述患者子宫颈的内孔区域或其附近；
-插入所述装置；
-将所述取样头留在所述患者内直至收集到需要或预定量的所述生物学材料；
-移除所述装置并收获所收集的生物学材料。
为能从主要目标部位最大化收集生物学材料，本发明的方法优选使用先前所描述的本发明的装置，其合并有保护性遮蔽和伸缩地与取样头协作的外部套管，其中所述方法包括如下步骤：
-测量所述患者的子宫颈管长度；
-如先前所描述地调节取样装置的第一制动和第二制动，使所述细胞取样头定位于所述患者的内孔区域或其附近，当在该点取样头能从保护性外部套管中伸展出来时；
-插入所述装置，以将所述第一制动定位于患者的外孔；
-将插入装置伸展至第二制动处，由此将取样头移出外部套管至内孔区域；
-将取样头留在伸展的位置直至收集到需要或预定量的生物学材料；
-随后移除装置并收获生物学材料。
在前述方法的另一变体中：
-将细胞取样头定位于患者的内孔区域或其附近，同时其仍被外部套管的遮蔽所保护
-随后插入装置，以将第一制动定位于患者外孔处，
-继而使外部套管相对于取样头缩回，同时维持取样头的位置以暴露取样头用于在高特异性的内孔区域收集，
-继而将取样头留在该位置直至收集到需要或预定量的生物学材料，随后将其移除并收获所收集的生物学材料。
在实施方案中，使用本发明的取样方法所获得的生物学材料包含胎细胞。
本方法的另一方面，患者的子宫颈长度可通过患者对他们自身解剖学的知识来确定，或着通过测量或监测在插入装置时的阻力来确定。一旦知道了患者的子宫颈长度，可依照上述测定而将装置插入至接近患者子宫颈的内孔区域。取样头被留在原位直至样品被收集，这根据需要可以是1秒至10分钟之间的时间段或高达48小时的时间段，随后装置被移除并收获所收集的生物学材料。吸收的时间可在1秒到10分钟之间，装置留在子宫颈内的持续时间在30秒到2天之间。
在另一方面，现有发明提供了用于在感兴趣的基因座分析胎细胞基因型的方法，该方法包括：
i)使用本发明的方法获得胎细胞，和
ii)在感兴趣的基因座分析至少一个胎细胞的基因型。
胎儿的基因型可通过使用任何本领域已知的技术来确定。例子包括但不限于核型分析、基于杂交的过程、和/或基于扩增的过程。
胎细胞的基因型可由于任何目的而被分析而。典型地，分析基因型来探测后代拥有感兴趣的性状的可能性。优选地，分析胎细胞以用于与疾病状态或其倾向相关联的基因异常。在一个实施方案中，基因异常是在染色体的结构和/或数目中。在另一实施方案中，基因异常编码了异常蛋白。在另一实施方案中，基因异常导致了基因表达水平的减少或增加。
至少在一些实例中，本发明的方法不会得到纯的胎细胞群体。换言之，会保留有一些母体细胞。因此，在优选的实施方案中，诊断方法(确定、分析等)进一步包括鉴定细胞为胎细胞。
富集的/检测到的胎细胞可用于确定胎儿的性别。因此，另一方面，本发明提供了确定胎儿性别的方法，该方法包括：
i)使用本发明的方法获得胎细胞，和
ii)分析至少一个胎细胞来确定胎儿性别。
分析胎细胞来确定胎儿性别可通过任何本领域已知技术来进行。例如，可使用Y染色体特异性探针，和/或细胞核型分析。
富集的胎细胞也可用于鉴定胎儿的父亲。因此，另一方面，本发明提供了确定胎儿父亲的方法，该方法包括：
i)使用本发明的方法获得胎细胞，
ii)在一个或多个基因座确定候选父亲的基因型，
iii)在所述的一个或多个基因座确定胎儿的基因型，和
iv)比对ii)和iii)的基因型来确定候选父亲为胎儿生物学父亲的可能性。
同时在一些案例中，母亲基因型的分析并非必要的，为了精确性，优选该方法进一步包括在一个或多个所述基因座确定母亲的基因型。
分析候选父亲、胎儿或母亲的基因型可通过使用任何本领域已知的技术来进行。一个优选的技术是使用与基因组接连重复区域杂交的探针/引物来进行DNA指纹识别分析。另一技术是分析基因组的HLA/MHC区域。
本发明的装置也可用于获得子宫颈涂片(pap smear)。因此，另一方面，本发明发明提供了用于诊断、预后和/或预测子宫颈癌治疗结果的方法，该方法包括使用本发明的装置从患者的子宫颈获得生物学材料，对该生物学材料分析子宫颈癌细胞或其标记物。
在另一方面，提供了包含本发明取样装置的试剂盒。
优选地，患者为哺乳动物例如但不限于人类，家畜动物例如羊、牛和马，也可为伴侣动物例如猫和狗。在特别优选的实施方案中，患者为怀孕的女性人类，然而，在获得子宫颈涂片的情况中，患者不一定得怀孕。
所述装置可用于怀孕的任何阶段。样品优选在怀孕的第一和第二个三个月期间获得。更优选地，样品在怀孕的第一个三个月内获得。理想地，样品在能为胎儿的健康做出决定的阶段获得，优选地，在能有机会对关于治疗性流产做早期决定的时期获得。优选地，样品在怀孕14周内获得。
显而易见，本发明中一方面优选的特征和特色也适用于本发明的许多其它方面。
本说明书详述的通篇中，词语“包含”，或其变体例如“包括”或“含有”，应被理解为是表明包含一个所述的元素、整体或步骤，或者一组元素、整体或步骤；而并不排除任何其它元素、整体或步骤，或者一组元素、整体或步骤。
发明详述
通用技术和定义
除非另外特别定义，本文所使用的所有技术和科学术语具有能被本领域技术人员普遍理解的相同意义(例如，在细胞培养、胎细胞生物学、分子遗传学、免疫学、免疫组织化学、蛋白化学、核酸杂交、流式细胞计量和生物化学中)。
除非另外指出，本发明中使用的重组蛋白技术，细胞培养技术和免疫技术都为标准步骤，为本领域技术人员所熟知。这类技术在诸如以下文献中有描述和解释，J.Perbal，A Practical Guide to Molecular Cloning，John Wileyand Sons(1984)，J.Sambrook et al.，Molecular Cloning：A Laboratory Manual，Cold Spring Harbour Laboratory Press(1989)，T.A.Brown(editor)，EssentialMolecular Biology：A Practical Approach，Volumes 1 and 2，IRL Press(1991)，D.M.Glover and B.D.Hames(editors)，DNA Cloning：A Practical Approach，Volumes 1-4，IRL Press(1995 and 1996)，and F.M.Ausubel et al.(editors)，Current Protocols in Molecular Biology，Greene Pub.Associates andWiley-Interscience(1988，including all updates until present)，Ed Harlow andDavid Lane(editors)Antibodies：A Laboratory Manual，Cold Spring HarbourLaboratory，(1988)，和J.E.Coligan et al.(editors)Current Protocols inImmunology，John Wiley & Sons(包括到目前所有的更新)。
本文所用的术语“经子宫颈样品”指的是直接从怀孕雌性取得的材料，包含子宫颈黏液，以及此类已经被部分纯化的物质。此类部分纯化的例子包括除去至少一些非细胞物质，除去母体红细胞，和/或除去母体淋巴细胞。在一些实施方案中，样品中的细胞在应用于本发明的方法前进行了体外培养。
本文所用的术语“内孔”指的是子宫内孔，是子宫腔内的窄化(narrowing)，相当于被称为子宫峡的轻微缢痕，可在子宫表面顶部至基底部的中间位置观察到。
取样装置
现在将参考在附图1至11中给出细节的特定实施方案描述本发明的取样装置和方法。
附图1提供了人类子宫颈1正面部分的示意图，其中子宫颈的入口在外孔2处，子宫颈的颈部在子宫颈体内的内孔区域3处。
本发明涉及识别子宫颈的内孔区域，从而提供了生物学材料收集的最佳部位，其是有价值的诊断与分析工具。
本发明在第一方面涉及提供取样装置，其开发用于允许使用者高度地控制取样方法学和技术，特别强调允许使用者从子宫颈内孔区域得到生物学样品。附图2描绘了本发明取样装置的最简单形式，包含伸长的插入管4，其可为中空圆柱管、实心管或伸展媒介物的任何形式，可允许进入子宫颈的内部。伸长的插入管4有第一端5，适于插入到患者子宫颈外孔的取样头9，和有把手7的第二端6，其允许使用者通过谨慎插入至子宫颈内而操纵和操作装置。伸长的管包括取样头9，其中取样头优选包括终端挂钩，其与开口19形成狭槽18，用于插入顺从的且吸收的海绵样物质，其优选具有实质上多开孔特征的结构。取样装置进一步提供了以制动装置8的形式存在的测量工具，其为适于沿伸长的管纵向配置的轴环，在插入期间，确定制动装置的尺寸和设置来谨慎地接近子宫颈外孔，其中，制动装置8依照一系列纵向标记15沿伸长的管纵向移动，允许使用者将取样装置以特定距离插入到子宫颈内。制动装置和取样头间的距离被仔细地测量，使其与患者子宫颈内孔的位置相符合。以这种方式，通过为制动方式设置合适的距离，为每一单独的患者特别设置取样装置，从而确保细胞取样头进入到患者内孔的最佳取样区域。
取样头优选由吸收材料组成或包括吸收材料，其有能力形成开孔的泡沫或海绵结构，在原始状态提供一定水平的可塑性，以确保取样装置在插入子宫颈时不会擦伤、拉伤或以任何方式破坏子宫颈膜，其优先于从内孔区域吸收样品，由于与细胞取样相关的生物液体吸收，取样头会伸展并软化。吸收材料可以选自聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、纤维素或其它任何合适的吸收材料，其优选提供一种方式，使小的碎片或取样头的纤维在取样步骤的任一阶段不会脱落。多孔取样头的开孔材料实质上优选具有90％的开孔，最优选包括100％开孔。取样头材料优选是亲水的，最优选的是在未处理状态是亲水的材料。或者，取样头的吸收材料可被处理以改变表面能量或极性，包括等离子或化学处理方法。
取样头最优选被设置成能通过吸附到收集头的表面上，提供黏液生物学材料的最大化捕获。具体而言，取样头优选被设置成有最大表面积来吸收黏液，附图3中详述的海绵或海绵样指状物多丝状阵列的设置作为本发明的一个特别优选的实施方案。
取样头材料的孔尺寸优选在10至2000微米间，在整个取样头上的平均开孔在400至1000微米间。遍及取样头的孔尺寸分布可以是连贯的或随机的，与取样装置所应用的特别需求相一致。取样头外表面优选被设置使取样头的外孔不小于遍及取样头吸收材料的孔尺寸，以确保取样头的外部或表面孔不会在接近取样部位时被封闭或永久性地充填或覆盖，而降低取样头快速有效吸收样品的能力。取样头的吸收特征可被设置成提供固定和预定的吸收容量，以允许本发明的取样装置吸收吸附已知和预定量的液体和黏液，过量后不再会有生物学材料被吸收。以这种方式，本发明的取样装置能以这样的方式被使用以确保只从内孔区域收集最相关的样品，使得当取样头从患者内取出时，从子宫颈的其它区域继续吸收细胞的风险或取样头的污染可能性最小化。
此外，取样头的外表面可用临时包被涂覆以延迟吸收。此可溶性物质或材料能以其延迟功能而被使用，使海绵的外表面的包被在取样头插入至子宫颈后溶解，有足够的延迟以允许取样头被正确地放置在内孔的最佳点。以这种方式，取样头的吸收功能会被保护，防止在插入子宫颈时过早吸收。
取样头的形式能被设置成采用广泛的形状，包括如附图4所示的一般圆柱形，其表面积体积比至少与圆筒等同或相比圆筒增加，以这种方式，黏液和细胞样品能被吸收到海绵孔上并被海绵孔间的表面所保留。海绵的表面收集也允许收集样品团或聚集体，或其它比实际孔尺寸大的生物学材料，尤其是被吸附到表面上的黏液。当使用提供有狭槽的圆柱设置或使用多片泡沫或海绵作为长片14，如附图3所示，能增加表面积对体积比。黏液作为胎细胞来源的最优选生物学材料，其最有效的收集是通过吸附到取样头表面并吸收进入海绵内部。以这种方式，如附图3所示的多丝状海绵或海绵样指状物阵列提供的最大表面积对体积比提供了本发明的最有效的生物学材料取样的最优选实施方案。
附图4显示了海绵取样头9的圆柱形实施方案，其为中空的海绵13形式，空腔16能允许取样装置合并抽吸功能。
现在更详细地涉及附图3、4和5，本发明的取样装置可装备外部套管10，适合于与伸长的管4伸缩协作，在外部套管的纵向长度内移动。以这种方式，伸长管和取样头能在如附图5a所示的第一收缩位置(此时取样头完全被覆盖和保护在外管或套管10的范围内)和第二伸展位置间移动。通过推动把手7，使伸长管4在外部套管10内相对于外部套管而伸缩推动，以将取样头推出外部套管，如附图5b所示。在本发明的这一实施方案中，制动装置最优选包括第一制动11，其适于通过沿外部套管长度上下移动，与外部套管10协作；和第二制动12，其适于沿伸长的管4长度上下移动，为这一装置的实施方案提供两级运作，其第一和第二制动的合并使用，使得一旦伸展出外部套管10，取样头的最终位置能被准确定位于患者子宫颈内孔。第一制动11适于依照标记15沿外部套管纵向移动或设置，当第一制动柔和地接近患者子宫颈外孔时，允许装置的插入被特别限制在最大深度。第一和第二制动能以轴环的形式形成，可由橡胶、塑料或其它合适的材料制成，其分别与外部套管10和伸长的管4形成过盈配合，使其能依照患者生理被便利地上下移动到合适的深度。第一和第二制动的使用允许本发明的装置有多种用途，包括依照第一制动10，将外部套管10引入至子宫颈内孔前方，其中第二制动12能被置于伸长的管4中，使一旦装置被插入到子宫颈内，伸长的管能被移动到第二伸展位置，以进一步在内孔的最佳位置插入取样头，而第二制动12可确保取样头在患者子宫颈内的精确位置停止。
通过患者的医师使用得自超声波或其它技术的子宫颈长度的知识，来设置制动工具的定位。在特别优选的实施方案中，伸长管和/或外部套管末端可被使用超声波清晰可见的材料所覆盖或浸透。这样的材料可包括银，其有抗菌特性。以这样的方式，本发明的装置能便利地为每一患者校准，从而确保最佳精确性和插入，用以在每一特定患者内孔处收集样品。
装置取样头的设置优选被设计成从内孔的最佳区域最大化吸收，最优选具有0.5至5cm之间的优先吸收长度和0.01至3立方厘米之间的预定扩展体积。所述细胞或样品的优选预定量能依照患者生理而被设置在0.01ml和3ml之间。
附图7显示了外部套管末端的特别优选设置，其被定位在倚靠子宫颈外孔。此外，制动11也能被设置成允许其与开孔更舒适和精确地相配，通过提供在外孔内的部分插入和部分邻接，而不是与外孔的简单邻接。
参考附图7，本发明的装置可装备有任选存在的离合器，其适于在内管插入患者子宫颈内遇到意料外阻力的情况下，停止或阻碍内管4相对于外管或套管10的伸缩移动。离合器能采用置于外管或套管10范围内的沿内管纵向的回弹部分17的形式，在伸长的管的取样头遇到阻力时，限制或阻碍推动内管超越外部套管10的尝试，而回弹根据17因此径向扩展，并支撑外部套管10内部，从而导致阻力，并阻止内管的进一步伸展。以这种方式，本发明的取样装置能提供安全特征来减小在内管插入的过程中，遇到意料外阻力时，可能发生的无意损害或损伤。
本发明另一方面提供了从患者取样生物学材料的方法，其参考附图5和8至11而更详细地描述。
本发明的方法包括把取样装置引入患者子宫颈内的步骤，取样装置包括置于患者子宫颈内孔区域的取样头，而样品从患者内孔区域被取走，取样装置继而被从患者内取出，随后收获所收集的生物学材料。
本发明的优选方法包括通过超声波或其它方式预测患者的子宫颈管长度，如先前所描述地调节取样装置的制动工具，其能被设定为在患者子宫颈内孔区域处或其附近定位取样头。一旦测量和设定完成后，装置可被插入患者内，使用制动工具柔和地接近外孔使取样头能被正确地定位在内孔，取样头能被留下以吸收细胞样品，最优选地吸收预定量的细胞样品材料，装置随后能被移除，并收获所收集的生物学材料。
参考附图5，本发明的方法优选使用如先前所描述的细胞取样装置。现参考附图5a，本发明的方法包括通过超声波或其它合适的方式提供患者子宫颈长度初始测量的步骤。一旦患者的子宫颈长度被确定，加上内孔的精确定位，能调节取样装置，使第一制动11被调节，使外管或套管10在外孔中被留有足够的投射距离，以允许取样头9能进一步伸展到达内孔处的位置。现参考附图5b，取样头9通过把手7以伸长管4伸缩移动的方式的精确伸展是通过第二制动12来提供的，其允许一旦取样装置被插入患者内，且第一制动11邻接外孔后，取样头9能恰当地伸展到内孔区域。在本发明方法的使用中，装置会在伸长管回撤的状态下插入患者内，使取样头9在插入过程中完全被保护在外部套管10范围内。在此设置中，装置可被柔和地插入患者内，外部套管的突出部分穿过外孔，仅仅只要第一制动11部分位于患者子宫颈内，其随后邻接外孔以提供装置的初始插入。这一旦完成，操纵者随后可以柔和地通过移动把手7，在第二制动12允许的范围内伸展取样头9以伸缩伸展伸长的管4，如附图5b所示。此时，取样头9已被移出了外部套管10的范围，其自身精确定位在内孔。一旦取样头被定位在内孔，允许其以预定的时间留在位置上直至预定量的样品被完全从内孔区域收集，以致没有进一步的样品能被收集。
本发明的方法可以如附图8中所示的，如先前所描述的不同取样方法来使用装置。本实施方案中的取样方法通过沿外部套管10长度方向设置第一制动11至某位置，使外部套管10的完全伸展精确地发生在患者子宫颈1的内孔位置3处。第二制动12被安置在插入管4，以在外管10的范围内定位取样头9。一旦取样装置如此设置好，装置被小心地插入患者子宫颈，制动11柔和地接近外孔2。在这一阶段，伸长的管4完全伸展，但取样头仍被保护于外管10的范围内。以这样的方式，本发明的装置允许在进入子宫颈时全面保护取样头，以防止任何污染或从子宫颈的非合适区域取样。在这一阶段，取样头将通过相对于内孔柔和并小心地回撤外管10而被暴露，制动11确保伸长的管4和取样头9相对于内孔保持定位。以这种方式，外管10被柔和地从取样头9处回撤，允许取样头暴露于内孔用于吸收细胞样品。装置随后以合适的时间长度被留在这一位置来吸收预定量的样品，一旦预定量的样品被收集，装置能被柔和地移除，并收获所收集的生物学材料。
除上所述外，本发明的装置允许如前所述的方法合并使用抽吸系统，连接分离注射器或真空系统的圆筒和筒或者活塞，能被合并以协助子宫颈黏液的吸入或去除，如果此种附加的协助被认为是需要的话。本发明在这一方面，外部套管10能自真空至取样头区域处形成合适的导管。
在本发明的抽吸形式上，可使用活塞，在取样头被回撤前将其推出，以吸出样品，注射器能在本发明的装置被插入子宫颈前，临时或永久地与其相连。注射器可通过luer-样式(luer-style)的接头与管相连，其临时容纳取样头的吸收材料或与取样头相连。或者，任何其它包括可固定管或囊的手动泵工具能以类似的方式被合并。除上述外，动力工具能被使用，为必要的样品吸出提供吸力。动力工具能采取泵的形式，其能作为通过被动抽吸吸收样品的替代使用，以提供连续的紧密的吸力直至获得所期望的样品体积。此种选择可允许取样时装置的重新定位，如果原始定位需要调整的话。
液体或样品能被直接吸入伸长管4的末端或圆筒内，或最优选地，管子的末端能被设置成伸出取样头的最外部分，和/或留在其中或通过取样头的一半。可并入外部套管和/或伸长管4功能的抽吸圆筒能被设置以确保任何吸入的液体必需通过取样头。以这种方式，取样头能作为吸入的扩散器，其有能力吸入一定量的液体和黏液，同时如先前所描述的装置的海绵和被动工作在样品收集时，减少所需的吸入压和/或子宫颈管任意部分的吸入压。
附图11提供了使用本发明装置分离合胞体滋养层的例子。样品是从怀孕约6-7周的38岁女性(被称为893号患者)的内孔水平获得的，细胞用苏木精和伊红染色。
本发明的装置包括许多如上所述的优点，也进一步包括这样的优点，海绵样取样头的慢吸收率使得在使用剧烈的取样技术时有时会发生的子宫颈栓的可能破裂最小化。本发明最小化了这种可能，也相应地最小化了作为这种破裂后果的感染和并发症的可能性。另外，取样头的柔软物理特征和对使用者的最小影响，允许患者在没有不当外伤的短时期内参与多次取样操作。此外，本发明取样装置的柔和本质允许取样时间的延长，从所需要的约1至2分钟的期待时间，在需要时可直至48小时。若需要，本发明装置的特别的柔和本质允许此种使用。
本发明的装置和方法第一次提供了获得连续和包含胎细胞的高质量生物学材料的高度可靠的方式和方法，而先前只能通过如先前所描述的更规避性的方法来获得。
贮藏，运输和处理
一旦获得完整的胎细胞，样品可贮藏于0到4℃直至使用，以减少死亡细胞、细胞碎片和细胞团的数量。样品能在HypoThermosol-FRS(HTS-FRS)培养液(Biolife Solutions)中于4℃运输和/或贮藏。对于长期贮藏，样品可在CryoStor CS5(Biolife Solutions)中于-80℃贮藏。
在另一实施方案中，样品在GibcoTM AmnioMaxII，GibcoTM AmnioMaxC-100，或添加有2％胎牛血清、肝素(2500U)、氢化可的松(5μg/ml)、胰岛素(5μg/ml)、人内皮生长因子(5μg/ml)、人碱性成纤维生长因子(5μg/ml)、25μg/ml庆大霉素、50ng/ml两性霉素B、1-2mmol/L维生素C(抗坏血酸)或维生素E的水溶性类似物(1mmol/L Trolox)的GibcoTM Keratinocyte-SFM中运输和/或贮藏。或者，样品在酒精或液态细胞介质中被固定；例如DigeneCorp在US 6,969,585中所描述提供的“通用收集介质”(Universal CollectionMedium)。
在实施方案中，运输和/或贮藏介质包含诸如小牛血清或人血清的血清。
对于例如几个小时的短期贮藏，磷酸盐缓冲液就足够了。
在另一实施方案中，贮藏介质用氮气除气以减少样品的氧化应激。
在实施方案中，红细胞被从样品中除去。红细胞能通过使用本领域中所知的技术除去。红细胞(红血球)可通过例如在细胞分离液Percoll、Ficoll、或其它合适的梯度中进行密度梯度离心而排除。红细胞也可通过使用商业可得的溶解液(例如FACSlyseTM，Becton Dickinson)、基于氯化铵的溶解液或其它渗透溶解介质进行选择性溶解排除。
在一些实例中，完整的细胞用于胎物质分析不是必需的。在这些情况下，采取步骤保持至少一些细胞的存活不是必要的。例如，样品或其中一部分，能被快速冷冻。
胎细胞的标记和/或检测
胎细胞能通过使用本领域中多种熟知的技术进行阳性和/或阴性选择，包括细胞分选，尤其是荧光激活细胞分选(FACS)，通过使用结合基质(例如淘选中的塑料表面)的亲和试剂，或使用结合固相颗粒的亲和试剂，可基于固相颗粒的特性而被分离，例如珠子(例如着色乳胶珠或磁性颗粒)。自然，所使用的步骤要根据所要选择的是母体或胎细胞及细胞是怎样被标记的。
对于通过细胞分选选择细胞，细胞可使用能被细胞分选机探测的物质直接或间接标记，优选为染料。染料优选为荧光染料。本领域中有很多不同的染料，包括荧光素、罗丹明、德克萨斯红、藻红蛋白等等。可使用任何对细胞分选机有适合特征的可被检测的物质(例如，就荧光染料而言，染料能被分选机的光源激发，发射光谱能被细胞分选机的探测器探测到)。
在流式细胞中，激光束投射至含有细胞或其它颗粒的液流，当其被聚焦光源照射时，给出可被探测器接收的信号。这些信号随后被转换用于计算机贮藏和数据分析，可提供关于不同细胞特性的信息。用合适染料标记的细胞被激光束激发，发射其特征波长的光。这种发射光被检测器接收，这些模拟信号被转换成数字信号，允许其贮藏分析和显示。
许多大型流式细胞仪也是“细胞分选机”，诸如荧光激活细胞分选(FACS)，是有能力选择性地将细胞从特定总体中沉淀至试管或其它收集管中的仪器。在特别优选实施方案中，细胞采用FACS被分离。这一步骤为本领域中所熟知，被例如以下文献所描述，Melamed，et al.Flow Cytometryand Sorting Wiley-Liss，Inc.，New York，N.Y.(1990)；Shapiro Practical FlowCytometry，4 ed，Wiley-Liss，Hoboken，NJ.(2003)；和Robinson et al.Handbook of Flow Cytometry Methods Wiley-Liss，New York，N.Y(1993)。
细胞可自动在收集管中以单个细胞或多个细胞沉淀，例如，使用激光，如汞激光(488nm)，配备自动复制元件的流式细胞仪(Coulter EPICS Altra，Beckman-Coulter，Miami，Fla.，USA)。其它对本发明方法合适的FACS机器的例子包括但不限于MoFloTM High-speed cell sorter(Dako-Cytomation Ltd)，FACS AriaTM(Becton Dickinson)，ALTRATM Hyper sort(Beckman Coulter)和CyFlowTM sorting system(Partec GmbH)。
对于从使用固相颗粒的样品中选择细胞，可使用任何具有所希望特征的颗粒。例如，可使用大颗粒(例如，直径大于90-100μm)来促进沉降。颗粒优选为“磁性颗粒”(例如，能使用磁场来收集的颗粒)。典型地，使用磁性探针标记的母体细胞通过置于磁场中的柱状物。标记的细胞留在柱内(被磁场保留住)，同时，未被标记的细胞直接通过，在另一端被洗脱。目前磁性颗粒可普遍从多个制造商处得到，包括Dynal Biotech(奥斯陆，挪威)和Miltenyi Biotech GmbH(德国)。磁性细胞分选(MACS)的例子由Al-Mufti etal.(1999)和US 4,675,286提供。
激光捕获显微切割也能被用于选择标记的细胞。使用激光捕获显微切割的方法在本领域中公知。(参见，例如，U.S.20030227611和Bauer et al.，2002)。
如技术人员所了解的，母体细胞能用一种类型的标记来标记，胎细胞用另一种类型的标记，各自的细胞类型基于不同的标记而被选择。例如，母体细胞如本文所述地被标记，使其产生绿色荧光信号，母体细胞如本文所述地被标记，使其产生红色荧光信号。
经富集后，使用本领域中熟知的技术，细胞能在体外培养来扩大胎细胞数量。例如在RPMI 1640培养液(Gibco)中培养。
使用
胎细胞包含有与胎儿体细胞相同的基因DNA组成，因此使用本发明方法获得的胎细胞能使用本领域中所知的技术用来分析感兴趣的特征和/或胎儿异常。此类分析可对任何使特征或倾向被探测到的细胞物质来进行。此物质优选为核DNA，然而，至少在一些情况中，分析所分离的胎细胞的线粒体DNA、RNA或蛋白是可提供信息的。此外，DNA可编码不被翻译的基因或功能性RNA，或被分析的DNA甚至可以是提供信息的非转录序列或标记。
在优选实施方案中，探测到了染色体异常。所谓的“染色体异常”，包括一对染色体上的或染色体数目的任何大的异常。例如，包括探测到21号染色体的三体性，是唐氏综合症的指示，18号三体性，13号三体性，性染色体异常诸如克兰菲尔特综合症(47，XXY)，XYY或特纳综合症，染色体易位和缺失，一小部分唐氏综合症患者有易位和染色体缺失症状包括Pradar-Willi综合症和Angelman综合症，两者都包括15号染色体的部分缺失；和探测到个别基因的突变(诸如缺失、插入、转换、易位和其它突变)。其它类型的染色体问题也存在，诸如能通过DNA分析探测到的X染色体易裂症、血友病、脊髓型肌肉萎缩症、强直性肌营养不良、门克斯病和神经纤维瘤。
短语“遗传异常”也指单个核苷酸的取代、缺失、插入、微小缺失、微小插入、短缺失、短插入、多核苷酸取代和DNA异常甲基化和印记缺失(LOI)。这样的遗传异常能与遗传性遗传疾病相关联，诸如单基因紊乱(例如，囊性纤维化、Canavan氏综合症、泰-萨病、高歇氏病、家族性植物神经功能不全、尼-皮病、范科尼贫血、共济失调性毛细血管扩张症、布卢姆综合症、家族性地中海热(FMF)、伴X染色体脊椎骨骺迟缓性发育不良、因子XI)，印记紊乱(例如，Angelman综合症、Pradar-Willi综合症、贝-魏综合症，肌阵挛-张力不全综合症(MDS))，或对不同疾病的倾向(例如，BRCA1和BRCA2基因中的突变)。所知的其它可通过DNA分析探测到的遗传紊乱是诸如，地中海贫血、杜兴氏肌肉营养不良、连接蛋白26、先天性肾上腺发育不全、伴X染色体脑积水、鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症、亨廷顿氏病、线粒体紊乱、I型或IV型粘多糖贮积病、诺氏病、瑞特综合症、史-里-奥三氏综合症、21-羟化酶缺乏症或全羧化酶合成缺乏症、骨畸形性发育不良、半乳糖唾液酸沉积症、神经节苷脂沉积症、遗传性感觉神经病、低丙种球蛋白血症、低磷酸酯酶症、利氏综合症、天冬氨酰葡糖胺尿症、韦氏异染性脑白质营养不良、类固醇硫酸酯酶缺乏症、伴X染色体肾上腺脑白质营养不良、磷酸化酶激酶缺乏症(VI型糖原贮积病)和脱支酶缺乏症(III型糖原贮积病)。The Metabolic and Molecular Basis of Inherited Disease，8th Edition，Volumes I，II，III and IV，Scriver，C.R.et al.(eds)，McGraw Hill，2001中有对这些和其它遗传疾病的提及。显然，基因能被克隆且能探测到突变的遗传疾病都能被分析。
本发明中的方法也能被用来确定胎儿性别。例如，能用Y染色体特异性的标记对分离出的胎细胞进行染色表明胎儿为男性，而不能被染色就表明胎儿为女性。
在本发明的另一用途中，本文所描述的方法能被用作亲子鉴定。当孩子的父亲有争议时，本发明的步骤能在孕早期解决争议。许多描述的亲子鉴定步骤依赖于合适的多态性标记的分析。在此所用到的短语“多态性标记”指的是任何核苷酸的改变(例如，替代、缺失、插入、倒位)，不同数目的随机重复序列(VNTR)、短的随机重复序列(STR)、小卫星变异重复序列(MVR)等等。典型地，亲子鉴定涉及定位于信息重复区域的DNA指纹识别，或对基因组高多态性区域的分析，诸如HLA基因座。
胎细胞分析
使用本发明方法富集/探测到的胎细胞能被不同的步骤分析，比如，保持样品活性，或如果不需要细胞分选，样品能被固定。附图9显示了使用第一后平台(post platform)流程的实例1，附图10显示了使用PCR后平台流程的例子2。
然而，典型地会进行遗传检测。遗传检测的方法包括标准核型分析技术，甲基化模式分析，限制性片段长度多态性检测，测序和基于PCR的检测(包括多重F-PCR STR分析、全基因组扩增、生物芯片分析)，以及其它下述的方法。
结构或数量上的染色体异常能被核型分析探测到，其在本领域中熟知，诸如FISH。核型分析通常在细胞上进行，其有丝分裂通过加入有丝分裂纺锤体抑制剂诸如秋水仙素而被阻止。优选地，准备吉姆萨染色的染色体涂片，允许分析染色体数目以及探测染色体易位。
遗传检测可涉及任何适合的方法来鉴定突变或多态性，诸如：在DNA的一个或多个相关位置进行测序；在野生型或突变序列的相关位置设计杂交的多核苷酸探针进行差示杂交；使用合适的限制性酶消化后进行变性凝胶电泳，优选在相关DNA区域的扩增后；S1核酸序列分析；非变性凝胶电泳，优选在相关DNA区域的扩增后；常规的RFLP(限制性片段长度多态性)检测；使用与野生型序列匹配，和与突变序列不匹配的寡核苷酸(或反之)进行选择性DNA扩增；或使用与野生型或突变基因型匹配的PCR(或类似)引物选择性引入限制性位点后进行限制性消化。检测可以是间接的，就是说能够探测到在另一位置或基因的突变，其已知与一个或多个突变位置相连。探针和引物可以是从自然中分离的DNA片段，或可为合成的。
非变性凝胶电泳可用来探测使用合适限制酶消化的片段的不同长度。通常，DNA在消化前被扩增，例如使用聚合酶链反应(PCR)的方法以及其修饰。
DNA扩增可通过已建立的PCR方法或其开发的替代来完成，诸如定量PCR、定量荧光PCR(QF-PCR)、多重连接探针扩增、数字PCR、实时PCR(RT-PCR)、单细胞PCR、限制性片段长度多态性PCR(PCR-RFLP)、PCR-RFLP/RT-PCR-RFLP、热启动PCR、巢床PCR、原位PolononyPCR、原位滚环扩增(RCA)、桥式PCR、PicotiterPCR和乳液PCR。其它合适的扩增方法包括连接酶链式反应(LCR)、转录扩增、自主序列复制、多核苷酸目标序列的选择性扩增、共有序列引物多聚酶链式反应(CP-PCR)、任意引物多聚酶链式反应(AP-PCR)、简并寡核苷酸引物PCR(DOP-PCR)和基于核酸的序列扩增(NABSA)。此处能用的其它扩增方法包括那些在US 5,242,794；5,494,810；4,988,617；和6,582,938中所描述的。
首字母缩写“FISH”指的是使用若用激发光照射时发射一二级信号的生色团标签(荧光团)来探测染色体结构的技术。FISH使用只结合显示高度序列相似性的染色体部分的荧光探针。这样的标签可被指向特定的染色体和特定的染色体区域。探针必需足够长，使其特异地和其靶标杂交(而非和基因组中的相似序列)，但也不能太大以阻碍杂交过程，其应直接与荧光团相连。这能以不同方式做到，例如切口平移或使用被标记的核苷酸的PCR。若信号放大以超越显微镜的检测阀值是必要的(其基于许多因素诸如探针标记效率，探针和荧光染料的类型)，二级荧光标记的抗体或链霉亲和素与标记的分子结合，以放大信号。
使用本发明方法分离的胎细胞也能使用Sequenom Technology(SanDeigo，California，USA)的MassARRAY
Figure BPA00001443872100211
和SEQureDxTM步骤来分析。
使用本发明方法获得的胎细胞能被置放在微滴定板的孔内(每孔一个细胞)独立地被分析。优选地，每个细胞不仅为感兴趣的性状来进行筛选，还通过筛选以确定/检测特定孔内的细胞是胎细胞。在这种情况下，可进行Findlay et al.(1996，1998 and 2001)一般描述的多元分析。
本发明的方法可包括样品中细胞的固定和透化。本领域中的技术人员知道这些步骤。例如，固定可涉及初始的多聚甲醛固定，随后用去垢剂处理，诸如Saponin，基于TWEEN的去垢剂，Triton X-100、Nonidet NP40、NP40替代物或其它破坏膜的去垢剂。渗透也可包括使用酒精处理(乙醇或甲醇)。初始固定也可在乙醇中。也可使用商业提供的试剂盒结合固定/透化，包括DAKO-IntrastainTM、Caltag’s Fix & Perm reagents、Ortho Diagnostic’sPermeafixTM。若需要，本领域技术人员也知道从固定的样品中提取DNA用于遗传分析的方法。例如，US 20040126796公开了从组织或其它样品，诸如固定的组织中提取DNA的方法。Lehman and Kreipe(2001)和Fitzgeraldet al.(1993)也描述了从固定的样品中使用PCR分离DNA。
本领域技术人员应当理解，如具体实施方案中所显示的，可以在广义上所描述的不偏离本发明精神和范围内，对本发明进行许多改变和/或修正。因此，现有实施方案应当被完全地被理解说明性的实施方案，而并非是用于限制性的目的。
所有本文中的讨论和/或引用的出版物均以其完整形式援引加入本文。
现有申请要求于2009年1月27日提交的US 61/147,718的优先权，其全部内容援引加入本申请。
任何对现有说明中文件、条例、材料、装置、文章等等的讨论仅仅是出于为现有发明提供背景的目的。并不是认可在本申请所要求的每一优先日期之前存在的任何或所有这些事物，能够组成的现有技术的一部分，或构成与本发明相关的领域中的通常一般知识。
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Claims (48)

1.适用于从怀孕患者经子宫颈取样生物学材料的取样装置，包括：
-伸长的插入管，具有适于经外部孔(子宫外孔)插入到所述患者的子宫颈的第一端、和包括用于操纵所述管的把手工具的第二端；
-测量工具，用于确定所述子宫颈内所述管的所述第一端的位置，其中所述第一端包括取样头，其适于收集生物学材料包括细胞、黏液和生物液体，并且其中所述测量工具适于确定所述第一端的插入程度和经子宫颈的位置以优化经子宫颈取样部位。
2.权利要求1的取样装置，其中所述的通过所述取样头收集生物学材料包括将生物学材料吸附至所述取样头的表面和/或将生物学材料吸收至所述取样头中。
3.权利要求1或2的取样装置，其中所述的测量工具包括物理制动、物理刻度和/或超声波工具中的任何一个或其组合，以用于确定所述取样头的原位位置。
4.权利要求1至3任一项的取样装置，其中所述的取样头包括顺从的且实质上开孔的海绵或海绵样材料，其适于将所述生物学材料吸附至其表面和/或将所述生物学材料吸收到所述海绵的开孔结构中。
5.权利要求1至4任一项的取样装置，其中所述的取样头由亲水性材料形成。
6.权利要求1至5任一项的取样装置，其中所述的取样头以压缩的使用前状态提供，从而延迟样品收集直至所述取样头在原位伸展以使得有时间将所述取样头定位于所述最佳取样部位。
7.权利要求4至6任一项的取样装置，其中所述的取样头的外表面被临时的罩或包被所遮蔽，以允许在所述子宫颈内定位时选择性地和控制性地暴露所述取样头。
8.权利要求7的取样装置，其中所述的罩或包被是应用于所述取样头外表面的可溶性化学包被或膜，并且适于在所述装置的定位期间防止其从欠佳取样部位过早吸收。
9.权利要求7的取样装置，其中所述的罩或包被是外部套管，其适于共轴地且伸缩地接收所述插入管和所述取样头，用于在所述取样头在所述外部套管范围内受到保护的第一收缩位置和所述取样头从所述外部套管伸出的第二伸展位置之间进行伸缩移动。
10.权利要求9的取样装置，其中所述的制动工具包括第一制动，其与所述外部套管协作，以设置所述套管插入到所述患者子宫颈的程度。
11.权利要求10的取样装置，其中所述的插入管包括第二制动以控制所述取样头从所述外部套管的伸展。
12.权利要求1至11任一项的取样装置，其中所述取样头被设置成海绵或海绵样指状物的多丝状阵列。
13.权利要求1至11任一项的取样装置，其中所述取样头被设置成伸长的圆筒。
14.权利要求12或13的取样装置，其中所述取样头适于采取放射性扩展的膨胀状态。
15.权利要求1至15任一项的取样装置，其中所述最佳取样部位在患者内孔和外孔之间。
16.权利要求15的取样装置，其中所述最佳取样部位更接近于患者子宫颈的内孔。
17.权利要求2至16任一项的取样装置，其中所述取样头的吸收材料包括尺寸在10到2000微米之间、平均开孔在400到1000微米之间的孔。
18.权利要求17的取样装置，其中孔的尺寸不会朝着所述取样头的外表面而减少。
19.权利要求17或18的取样装置，其中所述取样头被定型从而其与圆筒取样头相比，其表面积对体积的比率相同或增加。
20.权利要求13至19任一项的取样装置，其中所述取样头被定型为中空圆筒。
21.权利要求1至20任一项的取样装置，其中在收集所述样品之前，所述取样头具有0.5到5厘米之间的长度以及在0.01到3立方厘米间的扩展体积。
22.权利要求1至21任一项的取样装置，其中所述取样头具有0.01ml和3ml之间的最大预定收集生物学材料的量。
23.权利要求1至22任一项的取样装置，其中所述插入管包括沿其纵向的标记，以与所述测量工具协作，并为所述取样头的插入程度和经子宫颈的位置提供定量的量度。
24.权利要求9至11任一项的取样装置，其中所述外部套管包括沿其纵向的标记，以与所述第二制动协作，并为所述取样头的插入程度和经子宫颈的位置提供定量的量度。
25.权利要求1至24任一项的取样装置，其中所述伸长的管和/或所述取样头包括超声可读的标记，以协助在患者内对所述取样头的位置进行跟踪。
26.权利要求9至24任一项的取样装置，其中所述外部套管包括超声可读的标记，以协助在患者内对所述取样头的位置进行跟踪。
27.权利要求9至26任一项的取样装置，其中所述插入管包括阻力离合器，其适于在遇到对所述伸缩移动的阻力时锁定所述伸缩移动。
28.权利要求27的取样装置，其中所述离合器包括回弹工具，其适于在遇到阻力时放射性扩展并锁定所述伸缩行为。
29.权利要求1至28任一项的取样装置，包括抽吸工具。
30.权利要求29的取样装置，其中所述抽吸工具包括真空生成工具。
31.权利要求30的取样装置，其中所述外部套管形成适于将所述真空转移至所述取样头的所述抽吸装置的部分。
32.权利要求1至31任一项的取样装置，包括样品贮藏和/或运输工具。
33.权利要求32的取样装置，包括胎细胞测试工具。
34.权利要求1至33任一项的取样装置，其中所述取样头适于从所述装置上移除并与运输容器等整合，从而使所述整合的运输装置维持所述样品的无菌度和完整性。
35.从患者取样生物学材料的方法包括如下步骤：
-将取样装置引入至所述患者内；
-将取样头插入至所述患者子宫颈的内孔区域；
-从所述内孔区域取得生物学样品；
-从所述患者内收回所述取样头并收获所收集的生物学材料。
36.权利要求35的方法，其中所述取样装置是权利要求1至34任一项的取样装置。
37.权利要求36的方法，包括如下步骤：
-确定所述患者的子宫颈长度；
-依据所述确定而将所述装置插入至所述患者子宫颈的内孔区域或其附近；
-将所述取样头留在患者内直至收集到所述样品；
-移除所述装置并收获所收集的生物学材料。
38.权利要求36的方法，包括如下步骤：
-测量所述患者的子宫颈管长度；
-调节所述装置的测量工具以将所述取样头定位于所述患者子宫颈的内孔区域或其附近；
-插入所述装置；
-将所述取样头留在所述患者内直至收集到所述样品；
-移除所述装置并收获所收集的生物学材料。
39.从患者取样生物学材料的方法包括如下步骤：
-测量所述患者的子宫颈管长度；
-调节权利要求11的取样装置的第一制动和第二制动，以将所述取样头定位于所述患者的内孔区域或其附近，其中所述取样头从所述外部套管中伸出；
-插入所述装置以将第一制动定位于患者的外孔；
-将所述插入管伸展至所述第二制动，由此将所述取样头移出所述外部套管而至所述内孔区域；
-将所述取样头留在所述伸展的位置直至收集到所述样品；
-移除所述装置并收获所收集的生物学材料。
40.从患者取样生物学材料的方法包括如下步骤：
-测量所述患者的子宫颈管长度；
-当所述取样头收缩于所述外部套管中时，调节权利要求11的取样装置的第一制动和第二制动，以将所述取样头定位于所述患者的内孔区域或其附近；
-插入所述装置，以将所述第一制动定位于患者的外孔；
-将所述外部套管相对于所述取样头而收缩，同时维持所述取样头的位置，从而使用于收集的所述取样头仅暴露于所述内孔区域；
-将所述取样头留在所述位置直至收集到所述样品；
-移除所述装置并收获所收集的生物学材料。
41.权利要求35至40任一项的方法，其中所述的生物学材料为胎细胞。
42.用于在感兴趣的基因座分析胎细胞基因型的方法，该方法包括
i)使用权利要求41的方法获得胎细胞，和
ii)在感兴趣的基因座分析至少一个胎细胞的基因型。
43.权利要求42的方法，包括核型分析、基于杂交的过程和/或基于扩增的过程。
44.权利要求42或43的方法，其中分析胎细胞与疾病状态或其倾向相关联的遗传异常。
45.确定胎儿性别的方法，该方法包括
i)使用权利要求41的方法获得胎细胞，和
ii)分析至少一个胎细胞以确定胎儿性别。
46.确定胎儿父亲的方法，该方法包括
i)使用权利要求41的方法获得胎细胞，
ii)在一个或多个基因座确定候选父亲的基因型，
iii)在所述的一个或多个基因座确定胎儿的基因型，和
iv)比较ii)和iii)的基因型以确定候选父亲为胎儿的生物学父亲的可能性。
47.用于诊断、预后、和/或预测子宫颈癌治疗结果的方法，该方法包括使用权利要求1至34任一项的装置从患者的子宫颈获得生物学材料，并对此生物学材料分析子宫颈癌细胞或其标记物。
48.包含权利要求1至34任一项的取样装置的试剂盒。
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