CN102618438A - 用于脐带血干细胞的检测和筛查系统 - Google Patents

Abstract

一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，包括中央控制和处理设备、输入设备、操作平台、脐带血采集单元、干细胞数量和增殖能力检测单元、微生物检测单元、流行病学检测单元和HLA组织配型单元。中央控制和处理设备分别与操作平台、脐带血采集单元、干细胞数量和增殖能力检测单元、微生物检测单元、流行病学检测单元和HLA组织配型单元等连接。本发明检测和筛查系统，通过多个部件的互相组合，使脐带血干细胞采集后得以尽快保存，进而提高脐血干细胞的存活率，保证了使用的安全性，还为后续的保存、利用和使用提供了各项必要的临床数据。

Description

用于脐带血干细胞的检测和筛查系统

技术领域

本发明涉及一种组织检测系统，尤其涉及一种对所分离的脐带血干细胞进行检测和筛查的系统，以便于及时了解所采集的脐带血干细胞的组织类型和所含物质，并为后续的保存、利用和使用提供依据。

背景技术

干细胞(Stem Cells，SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，是原始且未特化的细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。干细胞存在所有多细胞组织里，能经由有丝分裂与分化来分裂成多种的特化细胞，而且可以利用自我更新来提供更多干细胞。干细胞的来源有很多，包括脐带血与骨髓。对哺乳动物来说，干细胞分为胚胎干细胞(EmbryonicStem Cell，ESC)与成体干细胞(Adult Stem Cell，ASC)两大类，胚胎干细胞取自囊胚里的内细胞团；而成体干细胞则来自各式各样的组织。

成体干细胞，亦称成人干细胞，主要包括骨髓干细胞，脐带血干细胞及周边血干细胞。它们存在于成体特定的组织中，具有干原细胞形成先驱细胞，分化成具特定功能细胞的能力，例如：骨髓干细胞、造血干细胞和神经干细胞。

婴儿出生后遗留在胎盘和脐带中的血是干细胞的重要来源。脐带血中的造血干细胞可以用来治疗多种血液系统疾病和免疫系统疾病，包括血液系统恶性肿瘤(如：急性白血病、慢性白血病、多发性骨髓瘤、骨髓异常增殖综合症和淋巴瘤等)、血红蛋白病(如：海洋性贫血)、骨髓造血功能衰竭(如：再生障碍性贫血)、先天性代谢性疾病、先天性免疫缺陷疾患、自身免疫性疾患、某些实体肿瘤(如：小细胞肺癌、神经母细胞瘤、卵巢癌和进行性肌营养不良等)。自1988年脐血干细胞就用来治疗根达综合症、亨达综合症、和拉综合症和急性淋巴细胞性白血病等许多儿童疾病。截至2011年，脐带血不仅已能有效地治疗几十种难治性疾病和多种不治之症，而且它所能治疗的疾病种类还在不断地增加。自体储存的脐带血一旦需要使用时，不需配型，细胞活性强，无免疫排斥的危险，移植成活率高，治愈率高，医疗费用低。

由于脐带血造血干细胞具有1)未受到放射、药物、毒物、病菌或其他环境污染；2)细胞增殖能力较骨髓干细胞更强；3)较容易采集、不具伤害性，不会对产妇及新生儿产生不良影响；4)脐带血经过检测、分离和制备等步骤，可在-196℃液氮长期保存，并可随时取用等特点，使得将婴儿脐血进行储存的方式正被逐渐普及。

从脐带中获得的脐血干细胞必须要通过诸多项目检测才能用于保存，如：细菌含量、干细胞数量和增殖能力和流行病学检测等。为了更好了适用于今后的临床应用，通常还包括HLA组织配型。

干细胞数量和增殖能力主要涉及CD34、TNC和CFU-GM等检测项目。CD34(Cluster of Differentiation 34)是人们认识最早的造血细胞分化标志，也是人们在基础或临床研究中用于造血细胞富集最常用的表面分子。正常人的骨髓有核细胞中，约1-4％为CD34阳性，外周血中低于0.1％。在造血干细胞移植过程中，能使清髓受者多系造血重建的细胞，多数都表达CD34。这种观点已经在灵长类动物、免疫缺陷动物和胎羊造血移植中得到证实。临床上的自体或异体造血细胞移植也证明了人CD34阳性细胞的植入能力。因此CD34细胞在造血移植物中的水平是预测移植是否成功有用的指标，脐带血中CD34细胞数量也和移植结果有一定关系。

TNC(Total Nucleated Cells)表示有核细胞总数。有核细胞指的是细胞中含有细胞核的细胞，除了成熟红细胞和血小板外，其余的细胞都有细胞核，包括血液系统的粒细胞系，巨核细胞系，淋巴细胞系，单核细胞系等等。根据临床移植研究结果，脐带血中所含的有核细胞总数越多，临床移植的成功率越高，是和临床移植结果相关性最显著的脐带血指标。

成人骨髓内存在一定量的造血干细胞(HSCs)，它们能生成不同类型的分裂活跃的造血祖细胞。这些造血祖细胞增殖分化，导致每天产生数以万计的成熟血细胞。造血干细胞也存在于脐带血中，胚胎发育过程中也存在于胚肝这类组织中。体外检测系统已能定量测定多潜能的祖细胞和定向分化为红细胞、粒细胞、单核-巨噬细胞和巨核细胞等髓系细胞的祖细胞。当在半固体的基质中培养时，单个的祖细胞，又称为集落形成细胞(CFCs)，增生形成独立的细胞簇或集落。CFC检测法就是将细胞接种到半固体培养基中，如添加了营养成分和细胞因子的甲基纤维素或胶原蛋白，然后于37℃培养14到16天。我们就可以根据集落中形成的一种或多种血细胞系的形态特征对集落形成细胞进行分类和计数。可以在光学显微镜下原位进行集落评价和计数。CFU-GM检测即是将细胞接种至甲基纤维素半固体培养基中，37℃培养14天后，通过对粒细胞、巨噬细胞-集落形成单位(CFU-GM)进行计数评测脐带血中祖细胞的含量，反应出脐带血中造血细胞的增殖能力。

流行病学检测主要包括乙肝、丙肝、梅毒、HIV病毒和巨细胞病毒等项目检测。

HLA(Human Lymphocyte Antigen)即人类白细胞抗原，存在于人体的各种有核细胞表面。其被称为人体生物学“身份证”，由父母遗传，能识别“自己”和“非己”，从而保持个体完整性，因而HLA在造血干细胞移植的成败中起着重要作用。造血干细胞移植要求捐献者和接受移植者HLA配型。同卵(同基因)双生兄弟姐妹为100％，非同卵(异基因)双生或亲生兄弟姐妹是1/4。人类非血缘关系的HLA型别中，和种族差异性相关，完全相合几率为四百分之一到几万分之一，在较为罕见的HLA型别中，相合几率只有几十万分之一。由于独生子女家庭的普遍性，高相合率人群减少，今后移植主要在非血缘关系供者中寻找相合者。

中国发明专利ZL01131190.8公开了一种从胎盘组织中提取造血干细胞用于建立造血干细胞库的新方法，采用机械、酶消化及单克隆抗体-磁珠法从健康产妇的胎盘中提取、浓缩和纯化活性好、浓度高、数量多的血液干细胞。经细胞培养、细胞标记检测和动物实验表明，胎盘中提取的干细胞能加强造血干细胞移植的短期和长期存活。从而可用于冻存建立胎盘和脐带血造血干细胞库，在胎盘供者本人(自体)或其他人(异体)患各种造血干细胞移植适应症时应用，也可结合着各种细胞生长因子在临床上开展细胞修复。其实施例中还公开了一种脐血库建立的方案，如：1)建立电脑联网和条形码系统，便于资料储存和查询；2)与医院合作收集脐血和胎盘；3)检测，对收集的脐血进行病毒细胞、霉菌和遗传病的检测；4)HLA组织配型；5)胎盘及脐血细胞保存、提取和纯化。但该技术并未就脐血从产妇获取各个环节给出全面合理的技术方案。

中国发明专利申请200910158040.8公开了一种干细胞生产质量管理系统，包括1)环境控制管理；2)组织采集管理；3)采集血样；4)组织交接管理；5)组织分离管理；6)细胞培养和冻存管理和7)档案室及数据库系统管理等七个环节组成，以便解决组织中获取干细胞进行存储，并应用到临床治疗。该技术主要适用于干细胞的生产过程中的质量管理系统，检测过程步骤多、成本高、时间长，并不能完全适用于脐血干细胞采集和存储的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，使脐带与产妇与婴儿分离后，能及时、快速、简单和准确地得到检测和筛查，优化检测和筛查步骤，以便于及时了解所采集的脐带血干细胞的组织类型和所含物质，降低成本，提高脐血干细胞的存活率，为后续的保存、利用和使用提供依据。

本发明提供的一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，包括

输入设备，用于对所采集脐带血信息的输入；

中央控制和处理设备，用于对接收的信息进行分析和处理，并发出控制指令；

操作平台，与中央控制和处理设备连接，用于显示中央控制和处理设备接收的信息，并进行控制；

脐带血采集单元，其输入端与输入设备连接，输出端与中央控制和处理设备连接，用于对脐带中所含脐带血的采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至中央控制和处理设备；

干细胞数量和增殖能力检测单元，接收中央控制和处理设备发出的指令，检测所采集脐带血干细胞数量和增殖能力，并将检测结果发送至中央控制和处理设备；

微生物检测单元，接收中央控制和处理设备发出的指令，检测所采集脐带血干细胞中细菌含量，并将检测结果发送至中央控制和处理设备；

流行病学检测单元，接收中央控制和处理设备发出的指令，就所采集脐带血干细胞进行流行病学检测，并将检测结果发送至中央控制和处理设备；

HLA组织配型单元，接收中央控制和处理设备发出的指令，就所采集脐带血干细胞HLA类型进行检测，并将检测结果发送至中央控制和处理设备。

中央控制和处理单元先接收到脐带血采集单元发出的信息后，控制干细胞数量和增殖能力检测单元进行检测，待接收到干细胞数量和增殖能力有关的信息后，向微生物检测单元发出检测指令，待接收到干细胞中细菌量有关的信息后，控制流行病学检测单元进行检测，待接收到干细胞中流行病有关的信息后，控制HLA组织配型单元进行检测，接受HLA组织配型有关信息。操作平台实时显示中央控制和处理单元所接收的信息，并对中央控制和处理单元的工作进行监测，必要的情况下，进行人工干预和控制。

为控制脐带血干细胞采集的时间，本发明检测和筛查系统中，还设置有监测单元，其输入端与输入设备连接，输出端与中央控制和处理单元连接。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，通过输入设备、中央控制和处理设备和诸多检测单元互相组合，使得所采集的脐带血得到简单和准确地检测和筛查的同时，还优化了检测步骤和过程，使得采集后的脐带血检测更快速、高效和及时，显著降低检测成本，既避免了资源浪费，又减少了检测总时间。本发明使脐带血干细胞采集后得以尽快保存，进而提高脐血干细胞的存活率，保证了使用的安全性，还为后续的保存、利用和使用提供了各项必要的临床数据。另外相对于传统的人工送检、筛查，本发明提供的系统，可实现全自动化操作，将脐带血从采集到检测筛查的各个环节有机的结合在一起，凭借全电脑化的控制，最大程度上避免了人为因素导致的送样延迟或遗漏等差错过失的发生，为脐带血干细胞的临床应用提供了安全保障。

附图说明

图1为本发明用于脐带血干细胞的检测和筛查系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明用于脐带血干细胞的检测和筛查系统另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

图1为本发明用于脐带血干细胞的检测和筛查系统一实施例的结构示意图，图2为用于脐带血干细胞的检测和筛查系统另一实施例的结构示意图。如图1和图2所示，本发明用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，包括中央控制和处理设备1、输入设备2、操作平台3、脐带血采集单元4、干细胞数量和增殖能力检测单元5、微生物检测单元6、流行病学检测单元7和HLA组织配型单元8。

本实施例中，中央控制和处理设备1为一台PC设备，分别与操作平台3、脐带血采集单元4、干细胞数量和增殖能力检测单元5、微生物检测单元6、流行病学检测单元7和HLA组织配型单元8连接，其连接方式如：通过USB接口连接、局域网网络连接或Intranet连接等。操作平台3与中央控制和处理设备1连接，提供人机操作界面(如：显示器)，实时显示中央控制和处理设备接收并处理后的信息，并执行人工指令(程序化或单一指令)对脐带血采集单元4、干细胞数量和增殖能力检测单元5、微生物检测单元6、流行病学检测单元7和HLA组织配型单元8等进行控制。

输入设备2将所采集脐带血信息由与其连接的脐带血采集单元4输入端输入，脐带血采集单元4对脐带中所含脐带血进行采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态由其输出端传送至中央控制和处理设备1。监测单元9输入端与输入设备2连接，输出端与中央控制和处理单元1连接。输入设备2将向脐带血采集单元4输入端输入信息的最后时间发送至监测单元9，监测单元9在接收到时间信息后开始计时，并将逝去的时间发送至中央控制和处理设备1，后者在接收到脐带血采集单元4发出的有关完成脐带血采集信息后，控制监测单元9停止计时。

中央控制和处理设备1先接收到脐带血采集单元4发出的有关完成脐带血采集、分装和采样信息后，首先向干细胞数量和增殖能力检测单元5发出检测指令，就所得采样进行CD34、TNC和CFU-GM等项目的检测。中央控制和处理设备1在接收到干细胞数量和增殖能力检测单元5发送的有关的检测数据(如：完成检测取样的状态信息)后，向微生物检测单元6发出检测指令，就所得采样中的细菌量进行检测。本实施例中，微生物检测单元6为Bact/ALERT 3D全自动细菌检测仪(法国梅里埃公司)。中央控制和处理设备1接收到发送自微生物检测单元6的有关干细胞中细菌量有关的信息后，控制流行病学检测单元7同时对各项流行病学项目(如：乙肝、丙肝、梅毒、HIV病毒和巨细胞病毒)进行检测。

当中央控制和处理设备1接收到发送自流行病学检测单元7的流行病有关的信息后，控制HLA组织配型单元8进行检测，并接受HLA组织配型的有关信息。

中央控制和处理设备1接收到发送自干细胞数量和增殖能力检测单元5、微生物检测单元6、流行病学检测单元7和HLA组织配型单元8等单元的信息后，对信息进行处理，并于操作平台3实时显示。最后由人工就本系统提供的数据完成检测和筛选的报告出具。

Claims (3)

1.一种用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，其特征在于包括

输入设备，用于对所采集脐带血信息的输入；

中央控制和处理设备，用于对接收的信息进行分析和处理，并发出控制指令；

操作平台，与所述中央控制和处理设备连接，实时显示所述中央控制和处理单元所接收的信息；

脐带血采集单元，其输入端与所述输入设备连接，输出端与所述中央控制和处理设备连接，用于对脐带中所含脐带血的采集、分装和采样，并将采集信息和工作状态传送至所述中央控制和处理设备；

干细胞数量和增殖能力检测单元，接收所述中央控制和处理设备发出的指令，并将检测结果发送至所述中央控制和处理设备；

微生物检测单元，接收所述中央控制和处理设备发出的指令，并将检测结果发送至所述中央控制和处理设备；

流行病学检测单元，接收所述中央控制和处理设备发出的指令，并将检测结果发送至所述中央控制和处理设备；

HLA组织配型单元，接收所述中央控制和处理设备发出的指令，并将检测结果发送至所述中央控制和处理设备。

2.根据权利要求1所述的用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，其特征在于所述中央控制和处理单元，先接收到所述脐带血采集单元发出的信息后，控制所述干细胞数量和增殖能力检测单元进行检测，待接收到干细胞数量和增殖能力有关的信息后，向所述微生物检测单元发出检测指令，待接收到干细胞中微生物检测结果的有关的信息后，控制所述流行病学检测单元进行检测，待接收到干细胞中流行病有关的信息后，控制所述HLA组织配型单元进行检测，接受HLA组织配型有关信息。

3.根据权利要求1所述的用于脐带血干细胞的检测和筛查系统，其特征在于所述的系统包括监测单元，其输入端与所述输入设备连接，输出端与所述中央控制和处理单元连接。

Images