CN112662613A - 细胞磁分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细胞磁分离方法，包括：提供细胞分离仪，细胞分离仪具有分选管，分选管包括相对设置的第一内壁和第二内壁，分选管的内部尺寸不低于预设数值，且第二内壁上形成有磁场；将包被有目的细胞的特异性抗体或适配体的磁珠加入血液中孵育，以使血液中的目的细胞和其他细胞分别与第一数量和第二数量的磁珠相结合；将磁珠处理过的血液沿第一内壁流过分选管，以使吸附第一数量磁珠的目的细胞在第一磁场力的作用下以第一速度从第一内壁至第二内壁的方向移动并吸附固定于第二内壁上，并使吸附第二数量磁珠的其他细胞在第二磁场力的作用下以第二速度从第一内壁至第二内壁的方向移动并在到达第二内壁之前跟随血液中的血浆直接流过分选管。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学领域，特别是涉及一种细胞磁分离方法。
背景技术
免疫磁珠分离技术是目前最为常用的稀有细胞分离技术，它基于抗原通过功能基团与包被在磁珠上的特异性抗体或适配体相结合，形成抗原-抗体-磁珠复合物，这种复合物具有较高的磁响应性，在磁场的作用下定向移动，使复合物与其他物质分离，而达到分离富集细胞的目的。
现有的免疫磁珠分离方法通常在免疫磁珠分离柱上进行，且为提高细胞纯度需要多次冲洗，操作繁琐且易导致目的细胞丢失，常用的微米级磁珠还在一定程度上互相吸引挤压细胞造成了目的细胞的破坏，这些都影响免疫磁珠分离效果，造成目的细胞分离富集存在假阴性结果，使检测结果的特异性和灵敏度难以满足临床实际工作的需要。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高分离和富集后的目的细胞的纯度的细胞磁分离方法。
一种细胞磁分离方法，包括以下步骤：
提供细胞分离仪，所述细胞分离仪具有分选管，所述分选管包括相对设置的第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁之间的垂直距离构成所述分选管的内部尺寸，所述分选管的内部尺寸不低于预设数值，且所述第二内壁上形成有磁场；
将包被有目的细胞的特异性抗体或适配体的磁珠加入血液中孵育，以使所述血液中的目的细胞和其他细胞分别与第一数量和第二数量的所述磁珠相结合，所述第一数量大于所述第二数量；及
将所述磁珠处理过的所述血液沿所述第一内壁流过所述分选管，以使吸附所述第一数量磁珠的所述目的细胞在第一磁场力的作用下以第一速度从所述第一内壁至所述第二内壁的方向移动并吸附固定于所述第二内壁上，并使吸附所述第二数量磁珠的所述其他细胞在第二磁场力的作用下以第二速度从所述第一内壁至所述第二内壁的方向移动并在到达所述第二内壁之前跟随所述血液中的血浆直接流过所述分选管，所述第一磁场力大于所述第二磁场力，所述第一速度大于所述第二速度。
在其中一个实施例中，所述将所述磁珠处理过的所述血液沿所述第一内壁流过所述分选管的步骤之后还包括：
对吸附固定在所述第二内壁上的所述目的细胞进行鉴定分型及基因检测。
在其中一个实施例中，所述分选管内部填充有用于保护所述血液中的细胞的等渗透液体。
在其中一个实施例中，所述第一内壁与所述第二内壁平行等间距设置。
在其中一个实施例中，所述分选管包括依次连接的第一段、第二段及第三段，所述第一段远离所述第二段的一端开口用于供所述磁珠处理过的所述血液流入所述分选管，所述第三段远离所述第二段的一端开口用于供所述磁珠处理过的所述血液流出所述分选管。
在其中一个实施例中，所述第二段的内部尺寸不低于所述预设数值，所述磁场形成在所述第二段的第二内壁上。
在其中一个实施例中，所述第二段的内部尺寸大于所述第一段及第三段的内部尺寸。
在其中一个实施例中，所述第三段的内部尺寸大于所述第一段的内部尺寸。
在其中一个实施例中，所述第一段的第一内壁、所述第二段的第一内壁及所述第三段的第一内壁相平齐。
在其中一个实施例中，所述目的细胞包括胎儿有核红细胞、循环肿瘤细胞及循环内皮细胞中的至少一种，所述其他细胞包括红细胞、白细胞及血小板中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
上述细胞磁分离方法，将磁珠处理过的血液沿第一内壁流过分选管，由于分选管的内部尺寸(第一内壁和第二内壁之间的垂直距离)不低于预设数值，且分选管的第二内壁上形成有磁场，目的细胞吸附有第一数量的磁珠，其他细胞吸附有第二数量的磁珠，且第一数量大于第二数量，因此，在分选管的第二内壁上形成的同一磁场作用下，吸附第一数量磁珠的目的细胞形成的第一磁场力将会大于吸附第二数量磁珠的其他细胞形成的第二磁场力，因而吸附第一数量磁珠的目的细胞在较大的第一磁场力的作用下将会以较大的第一速度从第一内壁至第二内壁的方向移动并快速吸附固定于第二内壁上，而吸附第二数量磁珠的其他细胞在较小的第二磁场力的作用下将会以小于第一速度的第二速度从第一内壁至第二内壁的方向移动，由于分选管的内部尺寸不低于预设数值的设置，使得分选管的内部具有足够大的移动空间，使得吸附第二数量磁珠的其他细胞在到达第二内壁之前即可跟随血液中的血浆直接流过分选管，避免吸附不同数量磁珠的目的细胞和其他细胞全部吸附在分选管的内壁上，从而达到血液中的目的细胞有效分离的效果。
由于目的细胞与其他细胞的分离是依靠不同细胞所吸附的磁珠数量的多少进行分离，这样就大幅度地拓宽了对目的细胞表面特异性抗原的选择面，提高了分离和富集后的目的细胞的纯度，同时通过分选管的内部尺寸不低于预设数值的设置，使得血液中只有目的细胞被分选管的第二内壁吸附提取，而其他细胞跟随血液中的血浆直接流过分选管，从而进一步提高分离和富集后的目的细胞的纯度，使得目的细胞的分离水平显著提升。
同时，本方案中的血液样本处理和操作过程简单，可在全血中特异性的捕获目的细胞，不需要像现有技术为了提高目的细胞的分离纯度对血液样本进行预分离、多步骤分离，避免了目的细胞在操作过程中的损失及检测的假阴性。
另一方面，在本方案中，由于血液中只有目的细胞被分选管的第二内壁吸附提取，而血液中的其他细胞仍然存留在血液中的血浆内，因此该去除目的细胞后的血液可以重新输回宿主体内进行使用，由于该去除目的细胞后的血液可以重新输回宿主体内进行使用，从而可使得在单位时间内抽取宿主体内大量的血液样本进行目的细胞的分离富集，避免了现有技术中因宿主体内单位时间可抽取的血液样本量过少导致的目的细胞检测的假阴性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为一实施例中的细胞磁分离方法的流程框图；
图2为一实施例中的分选管的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1及图2所示，一实施例中的细胞磁分离方法包括以下步骤：
S100，提供细胞分离仪，细胞分离仪具有分选管100，分选管100包括相对设置的第一内壁110和第二内壁120，第一内壁110和第二内壁120之间的垂直距离构成分选管100的内部尺寸，分选管100的内部尺寸不低于预设数值，且第二内壁120上形成有磁场。
S200，将包被有目的细胞的特异性抗体或适配体的磁珠加入血液中孵育，以使血液中的目的细胞和其他细胞分别与第一数量和第二数量的磁珠相结合，第一数量大于第二数量。
具体地，将包被有目的细胞的特异性抗体或适配体的磁珠加入血液中，并置于混匀仪上孵育，使血液中的目的细胞和其他细胞与该磁珠进行结合，由于目的细胞的表面对应于目的细胞的特异性抗体或适配体的抗原数量远大于其他细胞的表面对应于目的细胞的特异性抗体或适配体的抗原数量，因而目的细胞较其他细胞具有与该磁珠更强的亲和力，最终目的细胞和其他细胞分别结合第一数量和第二数量的磁珠并形成对应的细胞-抗体-磁珠复合物，其中第一数量大于第二数量。
S300，将磁珠处理过的血液沿第一内壁110流过分选管100，以使吸附第一数量磁珠的目的细胞在第一磁场力的作用下以第一速度从第一内壁110至第二内壁120的方向移动并吸附固定于第二内壁120上，并使吸附第二数量磁珠的其他细胞在第二磁场力的作用下以第二速度从第一内壁110至第二内壁120的方向移动并在到达第二内壁120之前跟随血液中的血浆直接流过分选管100，第一磁场力大于第二磁场力，第一速度大于第二速度。
具体地，将磁珠处理过的血液沿第一内壁110流过分选管100，由于分选管100的内部尺寸(第一内壁110和第二内壁120之间的垂直距离)不低于预设数值，且分选管100的第二内壁120上形成有磁场，目的细胞吸附有第一数量的磁珠，其他细胞吸附有第二数量的磁珠，且第一数量大于第二数量，因此，在分选管100的第二内壁120上形成的同一磁场作用下，吸附第一数量磁珠的目的细胞形成的第一磁场力将会大于吸附第二数量磁珠的其他细胞形成的第二磁场力，因而吸附第一数量磁珠的目的细胞在较大的第一磁场力的作用下将会以较大的第一速度从第一内壁110至第二内壁120的方向移动并快速吸附固定于第二内壁120上，而吸附第二数量磁珠的其他细胞在较小的第二磁场力的作用下将会以小于第一速度的第二速度从第一内壁110至第二内壁120的方向移动，由于分选管100的内部尺寸不低于预设数值的设置，使得分选管100的内部具有足够大的移动空间，使得吸附第二数量磁珠的其他细胞在到达第二内壁120之前即可跟随血液中的血浆直接流过分选管100，避免吸附不同数量磁珠的目的细胞和其他细胞全部吸附在分选管100的内壁上，从而达到血液中的目的细胞有效分离的效果。
由于目的细胞与其他细胞的分离是依靠不同细胞所吸附的磁珠数量的多少进行分离，这样就大幅度地拓宽了对目的细胞表面特异性抗原的选择面，提高了分离和富集后的目的细胞的纯度，同时通过分选管100的内部尺寸不低于预设数值的设置，使得血液中只有目的细胞被分选管100的第二内壁120吸附提取，而其他细胞跟随血液中的血浆直接流过分选管100，从而进一步提高分离和富集后的目的细胞的纯度，使得目的细胞的分离水平显著提升。
同时，本方案中的血液样本处理和操作过程简单，可在全血中特异性的捕获目的细胞，不需要像现有技术为了提高目的细胞的分离纯度对血液样本进行预分离、多步骤分离，避免了目的细胞在操作过程中的损失及检测的假阴性。
另一方面，在本方案中，由于血液中只有目的细胞被分选管100的第二内壁120吸附提取，而血液中的其他细胞仍然存留在血液中的血浆内，因此该去除目的细胞后的血液可以重新输回宿主体内进行使用，由于该去除目的细胞后的血液可以重新输回宿主体内进行使用，从而可使得在单位时间内抽取宿主体内大量的血液样本进行目的细胞的分离富集，避免了现有技术中因宿主体内单位时间可抽取的血液样本量过少导致的目的细胞检测的假阴性。
在一实施例中，目的细胞包括胎儿有核红细胞、循环肿瘤细胞及循环内皮细胞中的至少一种，其他细胞包括红细胞、白细胞及血小板中的至少一种。
需要指出的是，目的细胞数量稀少，但是却具有重要的临床价值。例如：胎儿有核红细胞因拥有完整的胎儿遗传物质，因此该胎儿有核红细胞是无创性产前基因诊断的最理想靶细胞；循环肿瘤细胞可用于肿瘤的早期诊断、预后评估、疗效评价和个体化治疗。
在一实施例中，将磁珠处理过的血液沿第一内壁110流过分选管100的步骤S300之后还包括：S400，对吸附固定在第二内壁120上的目的细胞进行鉴定分型及基因检测。
具体的，对目的细胞的鉴定分型及基因检测包括对目的细胞的酶学、形态学和分子生物学检测中的任意一种，从而根据目的细胞的鉴定分型及基因检测结果判断宿主是否存在病变的风险。例如当检测到目的细胞为循环肿瘤细胞时，则可根据该检测结果判定宿主可能患有肿瘤。
在一实施例中，在执行对吸附固定在第二内壁120上的目的细胞进行鉴定分型及基因检测的步骤S400之前还包括：步骤S320，在磁场保持下对第二内壁120上的目的细胞实施染色操作，以便对目的细胞进行后续的鉴定分型及基因检测。
在一实施例中，在磁场保持下对第二内壁120上的目的细胞实施染色操作的步骤S320包括：步骤S322，在磁场保持下向分选管100内输送染色液或荧光标记物，从而实现对目的细胞的原位染色或荧光标记，以便作后续的鉴定分型及基因检测。
在一实施例中，分选管100内部填充有用于保护血液中的细胞的等渗透液体，避免血液中的细胞在流经分选管100的过程中因分选管100内的渗透压不均衡而发生破裂，进而确保血液中的各细胞完整。
如图2所示，在一实施例中，分选管100的截面可以为方形，第一内壁110与第二内壁120平行等间距设置，以使得在分选管100的第二内壁120上形成一个均匀的磁场，以提高分布在分选管100内不同位置的细胞所承受的磁场力均匀性，进而达到血液中的目的细胞快速有效地分离的效果。
进一步地，在一实施例中，分选管100包括依次连接的第一段130、第二段140及第三段150，第一段130远离第二段140的一端开口用于供磁珠处理过的血液流入分选管100，第三段150远离第二段140的一端开口用于供磁珠处理过的血液流出分选管100。
在一实施例中，第一段130的第一内壁110与第二内壁120、第二段140的第一内壁110与第二内壁120及第三段150的第一内壁110与第二内壁120均平行等间距设置。进一步地，在一实施例中，第二段140的内部尺寸不低于预设数值，即第二段140的第一内壁110和第二内壁120之间的垂直距离不低于预设数值，磁场形成在第二段140的第二内壁120上。
在一实施例中，第二段140的内部尺寸大于第一段130及第三段150的内部尺寸。进一步地，第三段150的内部尺寸大于第一段130的内部尺寸。由于吸附第二数量磁珠的其他细胞在穿过分选管100的第二段140之后因磁场力的作用会朝第二内壁120的方向移动一定的距离，因此通过将第三段150的内部尺寸在第一段130的内部尺寸的基础上适度加大，从而确保吸附第二数量磁珠的其他细胞能够经由第三段150稳定地流出分选管100外，进而达到血液中的目的细胞快速有效地分离的效果。
进一步地，第一段130的第一内壁110、第二段140的第一内壁110及第三段150的第一内壁110相平齐，以便于磁珠处理过的血液沿分选管100的第一内壁110流过分选管100，避免因相邻的第一段130的第一内壁110和第二段140的第一内壁110之间和/或相邻的第二段140的第一内壁110和第三段150的第一内壁110之间不平齐而对磁珠处理过的血液沿分选管100的第一内壁110流动造成阻碍。进一步地，第二段140的第二内壁120低于第一段130的第二内壁120及第三段150的第二内壁120，第三段150的第二内壁120低于第一段130的第二内壁120。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种细胞磁分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供细胞分离仪，所述细胞分离仪具有分选管，所述分选管包括相对设置的第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁之间的垂直距离构成所述分选管的内部尺寸，所述分选管的内部尺寸不低于预设数值，且所述第二内壁上形成有磁场；
将包被有目的细胞的特异性抗体或适配体的磁珠加入血液中孵育，以使所述血液中的目的细胞和其他细胞分别与第一数量和第二数量的所述磁珠相结合，所述第一数量大于所述第二数量；及
将所述磁珠处理过的所述血液沿所述第一内壁流过所述分选管，以使吸附所述第一数量磁珠的所述目的细胞在第一磁场力的作用下以第一速度从所述第一内壁至所述第二内壁的方向移动并吸附固定于所述第二内壁上，并使吸附所述第二数量磁珠的所述其他细胞在第二磁场力的作用下以第二速度从所述第一内壁至所述第二内壁的方向移动并在到达所述第二内壁之前跟随所述血液中的血浆直接流过所述分选管，所述第一磁场力大于所述第二磁场力，所述第一速度大于所述第二速度。
2.根据权利要求1所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述将所述磁珠处理过的所述血液沿所述第一内壁流过所述分选管的步骤之后还包括：
对吸附固定在所述第二内壁上的所述目的细胞进行鉴定分型及基因检测。
3.根据权利要求1所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述分选管内部填充有用于保护所述血液中的细胞的等渗透液体。
4.根据权利要求1所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述第一内壁与所述第二内壁平行等间距设置。
5.根据权利要求1所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述分选管包括依次连接的第一段、第二段及第三段，所述第一段远离所述第二段的一端开口用于供所述磁珠处理过的所述血液流入所述分选管，所述第三段远离所述第二段的一端开口用于供所述磁珠处理过的所述血液流出所述分选管。
6.根据权利要求5所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述第二段的内部尺寸不低于所述预设数值，所述磁场形成在所述第二段的第二内壁上。
7.根据权利要求5所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述第二段的内部尺寸大于所述第一段及第三段的内部尺寸。
8.根据权利要求5所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述第三段的内部尺寸大于所述第一段的内部尺寸。
9.根据权利要求5所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述第一段的第一内壁、所述第二段的第一内壁及所述第三段的第一内壁相平齐。
10.根据权利要求1所述的细胞磁分离方法，其特征在于，所述目的细胞包括胎儿有核红细胞、循环肿瘤细胞及循环内皮细胞中的至少一种，所述其他细胞包括红细胞、白细胞及血小板中的至少一种。
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- 2019-10-15 CN CN201910980253.2A patent/CN112662613A/zh active Pending
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