DE60119079T2

DE60119079T2 - System und verfahren für immunologische assays

Info

Publication number: DE60119079T2
Application number: DE60119079T
Authority: DE
Inventors: D. John Decatur ROBACK; D. Christopher Dunwoody HILLYER
Original assignee: Emory University
Current assignee: Emory University
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: EP1252522B1; ES2263583T3; US7713708B2; US20070148701A1; CA2398748A1; DE60119079D1; WO2001055727A1; JP2003521689A; AU3126201A; CA2398748C; US20010046452A1; ATE324590T1; EP1252522B9; US20070141725A1; US7189357B2; EP1252522A1

Description

BEZUGNAHME AUF VERBUNDENE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Priorität einer US-Patentanmeldung mit dem Titel "Method for Diagnostic Laboratory Testing using DFS Columns" mit dem Anmeldetag 31.01.2000 (provisional application) und der Anmelde-Nummer 60/179,248, die durch diese Bezugnahme vollständig zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich ein immunologisches Prüfsystem und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Separieren von Komponenten immunologischer und immunhämatologischer Proben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Immunologische Prüfungen zielen darauf ab, Reaktionen zwischen Antikörpern und Antigenen zu detektieren. Derartige Prüfungen setzen üblicherweise Zellen ein, wie beispielsweise rote Blutkörperchen (RBCs), oder Kügelchen als "Träger" von Antigenen. In einer geeigneten Prüfkonfiguration können die Antikörper Vernetzungen mit den Antigen-Trägern bilden, wodurch eine große dreidimensionale Antigen-Antikörper-Baugruppe geschaffen wird aus ursprünglich einzelnen Antigen-Trägern und Antikörpern. In anderen Konfigurationen erfolgt eine Bindung zwischen den Antikörpern und den Antigen-Trägern ohne eine derartige Vernetzung.
Immun-hämatologische Tests in einer Blutbank-Testumgebung verwenden RBCs und Antikörper, um vor der Infusion eine Kompatibilität zwischen dem Spender der Transfusion und dem Empfänger zu prüfen. Beispielsweise sind der Spender und der Empfänger inkompatibel, wenn Antikörper von dem Empfänger Vernetzungen mit den RBCs des Gebers bilden (Agglutinationen), die zu einer Ausbildung von großen RBC-Baugruppen führen. Gegenwärtig kommerziell verfügbare Test-Reagenzien sind geeignet gestaltet, um derartige Baugruppen von individuellen, nicht agglutinierten RBCs zu unterscheiden. Beispielsweise werden in einem Standard – "Säulen-Test" oder "Rohr-Test" (engl.: standard "tube testing") RBCs mit Antikörpern gemischt, bei ungefähr 1.000 × g für eine kurze Zeitspanne zentrifugiert, beispielsweise für ungefähr 30 Sekunden, um die Ausbildung von Antigen-Antikörper-Komplexen zu fördern, und dann von Hand vorsichtig resuspendiert, damit es möglich ist, agglutinierte und nicht agglutinierte RBCs zu unterscheiden. Säulen-Tests sind laborintensiv und einer Automatisierung nicht zugänglich. Weiterhin sind die Ergebnisse schwer von Labor zu Labor zu standardisieren, da diese von den Fähigkeiten des jeweiligen Durchführenden abhängen.
Ein alternativer Ansatz, der eingesetzt wird, um agglutinierte RBCs zu identifizieren, ist die Spin-Rohr-Technologie, die auf Standard-chromatographischen Prinzipien beruht. Bei derartigen Verfahren werden Rohre verwendet, die mit einem homogenen Matrixmaterial, beispielsweise Kügelchen, Tröpfchen, Gel oder Polyacrylamiden, gefüllt sind, um aggregierte von individuellen RBCs zu trennen. Das Matrixmaterial ist geeignet mit Löchern oder Poren gestaltet, die eine spezifische Größe derart besitzen, dass unter sorgfältig gesteuerten oder geregelten Zentrifugalkräften große ("4+") Aggregate spärlich in die Matrix eintreten. Hingegen treten hinreichend kleinere Aggregate ("3+" bis "1+") mit ansteigendem Ausmaß in die Matrix ein. Nicht agglutinierte RBCs treten nicht lediglich in die Matrix ein, sondern lagern sich vollständig auf dem Boden des Rohrs ab. Damit eine einzige homogene chromatographische Matrix effektiv individuelle RBCs von RBC-Aggregaten unterschiedlicher Größen trennt, muss ein verhältnismäßig langer Lauf eines Zentrifugierens, ungefähr 10 Minuten, durchgeführt werden unter sorgfältig gesteuerten oder geregelten Bedingungen mit einer Zentrifugalwirkung mit geringer Geschwindigkeit bei ungefähr 80 × g. Abweichungen von den optimalen Bedingungen des Zentrifugierens, beispielsweise höhere Zentrifugal-Geschwindigkeiten, mit denen versucht wird, den Prüflauf abzukürzen, führen auf eine geringfügige Trennung von RBCs, wodurch das Prüfvermögen zur Ermittlung der Kompatibilität zwischen dem Blutgeber und dem Empfänger kompromittiert wird. Diese Methodologie ist in gewissem Ausmaß einer Automatisierung zugänglich und weniger abhängig von den Fähigkeiten des Durchführenden. Eine Spin-Säulen-Technologie ist signifikant teurer als Rohr-Tests infolge der Kosten zur Erzeugung der Säulen. Das Matrixmaterial ist in Lösung und typischerweise ist ein sorgfältig kontrolliertes Verpacken, Überbringen und Lagern erforderlich. Zusätzlich ist das Durchführen der Tests langsamer als bei Rohr-Tests infolge des längeren Verfahrensschritts des Zentrifugierens mit ungefähr 10 Minuten im Gegensatz zu ungefähr 30 Sekunden bei den Rohr-Tests. Eine Interpretation der Prüfergebnisse erfordert weiterhin eine Schulung des Durchführenden, da das Auslesen auf einem "analogen" Maßstab erfolgt, d. h. typischerweise muss der Abstand der Migration der RBC durch die Matrix geschätzt werden.
Somit besteht ein zuvor nicht angesprochener Bedarf der Industrie hinsichtlich einer Beschäftigung mit den zuvor erwähnten Nachteilen und Unzulänglichkeiten.
Ein Verfahren und eine Anordnung zur Analyse von agglutinierten Reaktionen ist aus DE 41 24 778 A1 bekannt. Die Anordnung weist mehrere Filtergefäße, eine Mikrotiter-Platte, eine Leseeinheit und einen roboterartigen Pipettierer auf. Das Verfahren weist einen Verfahrensschritt auf, in dem das Filtergefäß inkubiert, bebrütet oder erwärmt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schlägt ein System und ein Verfahren zum immunologischen und immunhämatologischen Prüfen entsprechend den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 vor.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein Verfahren, wenn der Verfahrensschritt einer Analyse des Filtergefäßes unklare Ergebnisse erzeugt, ebenfalls die Verfahrensschritte eines Platzierens der Probe in dem Filtergefäß in einer Wascheinrichtung, eines Trennens des Antigen-Trägers von den flüssigen Komponenten der Probe durch Halten oder Zurückhalten des Antigen-Trägers über dem Filter des Filtergefäßes, eines Waschens des Antigen-Trägers in dem Filtergefäß unter Vakuum oder Zentrifugieren mit einer physiologischen Salzlösung zur Entfernung übermäßiger Antikörper, die nicht mit dem Antigen-Träger gebunden sind, eines Hinzufügens von Antikörper-Reagenzien zu dem gewaschenen Antigen-Träger in dem Filtergefäß, eines Inkubierens der Mixtur in dem Filtergefäß, eines Trennens des Antigen-Trägers von den flüssigen Komponenten der Mixtur durch Halten des Antigen-Trägers über dem Filter in dem Filtergefäß sowie eines erneuten Analysierens des Filtergefäßes zur Ermittlung des Vorhandenseins von Interaktionen zwischen der Probe und dem Reagenz aufweisen.
Andere Verfahren, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind oder werden für den Fachmann auf Grundlage der folgenden Zeichnungen und detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche derartige zusätzliche Verfahren, Merkmale und Vorteile in dieser Beschreibung eingeschlossen sind, vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst sind und durch die beigefügten Ansprüche geschützt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist besser verständlich unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt. Stattdessen liegt das Schwergewicht vorrangig auf einer klaren Darstellung der erfindungsgemäßen Prinzipien. Weiterhin bezeichnen in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile in mehreren Ansichten.
1 ist eine diagrammartige Darstellung eines immunologischen Systems entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine diagrammartige Darstellung eines Filtergefäßsystems entsprechend einem Ausführungsbeispiel des Typs von Filtergefäßen, die als eine Komponente des immunologischen Systems gemäß 1 dienen können.
3 ist eine diagrammartige Darstellung mit einem Vakuumsystem) gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Komponente für ein Probentrennsystem des immunologischen Systems gemäß 1.
4 ist eine diagrammartige Darstellung einer Zentrifuge entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Komponente eines Probentrennsystems des immunologischen Systems gemäß 1.
5 ist ein Flussdiagramm eines immunologischen Prüfverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung, welches Gebrauch von dem immunologischen System gemäß 1 macht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Grundsätzlich betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Trennen und Analysieren von Komponenten immunologischer und immun-hämatologischer Proben. Diesbezüglich beseitigt ein immunologisches Prüfsystem die Nachteile derartiger Rohr-Tests und einer Spin-Säulen-Technologie bei gleichzeitiger Ermöglichung einer Verbesserung einer Automatisierung der Technologie für immunologische Prüfungen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das immunologische Prüfsystem ein Instrument, welches ein Filtergefäßsystem mit einem oder mehreren Filtern aufweist, die diskrete Molekular-Gewichte und -Größen sperren infolge mehrerer Löcher oder Poren spezifischer Größen in dem Filter. Eine immunologische Probe wird mit einem Reagenz gemischt und über dem Filter oder den Filtern platziert. Nach einem Vakuum oder einem Zentrifugieren oder einem anderen Verfahren zur Veranlassung einer Bewegung der Probe durch den Filter werden die Komponenten der Probe durch zahlreiche oder unterschiedliche Filter entsprechend ihrer Größe voneinander getrennt.
Das immunologische System der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden, um Interaktionen zwischen Antikörpern und Zellen oder Körpern zu erfassen oder in einigen Fällen zwischen Antikörpern und synthetischen Kügelchen oder Tropfen, die modifiziert werden können und/oder konfiguriert werden können, um als Antigen-Körper zu wirken. Das immunologische System kann zumindest auf zwei unterschiedliche Weisen eingesetzt werden. In einem Verfahren werden "zelluläre Komponenten" von Proben des Patienten, beispielsweise rote Blutkörperchen (RBCs), weiße Blutkörperchen (WBCs) oder Blutplättchen gemischt mit "Reagenz-Antikörpern". Die Komponenten der Mixtur werden getrennt und dann analysiert, um das Vorhandensein von Interaktionen zwischen den zellulären Komponenten und den Reagenz-Antikörpern zu erfassen. In einem anderen Verfahren kann das immunologische System in einem Prüfverfahren verwendet werden, welches Antikörper beinhaltende Proben des Patienten, beispielsweise Plasma oder Serum-Proben, mit Antigen-Trägern, die synthetische Kügelchen oder Reagenz-Zellen, beispielsweise RBCs, WBCs oder Blutplättchen, sein können, mischt. Die Mixtur wird dann getrennt, und die Komponenten werden analysiert, um das Vorhandensein von Interaktionen zwischen den Antikörper-Proben und den Reagenz-Zellen oder synthetischen Kügelchen zu erfassen.
1 zeigt das immunologische System 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung. Das immunologische System 100 ist ein Instrument, welches ein Filtergefäß 105, das in der Lage ist, eine Prüfprobe aufzunehmen, einen optionalen Inkubator 110, in dem das Filtergefäß angeordnet werden kann, ein Probentrennsystem 115, welches in benachbart dem Inkubator 110 oder in diesem angeordnet ist, ein optionales Bilderfassungssystem oder Bilderzeugungssystem 130 eng benachbart dem Probentrennsystem 115 und einen optionalen roboterartigen Pipettierer 135, der einen Roboterarm aufweist, in dessen Reichweite sich das Filtergefäß 105, der Inkubator 110, das Probentrennsystem 115 und/oder das Bilderzeugungssystem 130 befindet, aufweist. Das immunologische System 100 kann ebenfalls eine optionale Wascheinrichtung 140 darin aufweisen sowie ein optionales Drehtisch-System 145, in dem Probenhalter 146 zum Halten der Prüfproben angeordnet sind. Weiterhin können optional in dem immunologischen System 100 Rohre vorgesehen sein mit der Prüfprobe 147 und/oder Rohre mit dem Reagenz 148.
Der optionale Inkubator 110, der in dem immunologischen System 100 angeordnet ist, besitzt eine Form und Größe, die es ermöglicht, dass darin ein Filtergefäß 105 angeordnet wird. Während vielfältige Größen und Formen eines Inkubators eingesetzt werden können, besitzt in einer bevorzugten Ausführungsform der Inkubator 110 eine Form und Größe, die es ermöglicht, dass eine Vielzahl von Filtergefäßen 105 oder eine Platte mit Filtergefäßen 106 darin angeordnet werden kann. Der Inkubator 110 kann weiterhin ein optionales Heizelement aufweisen, welches in der Lage ist, die Filtergefäße zu erwärmen, wenn diese in dem Inkubator 110 angeordnet sind.
Das Probentrennsystem 115 besitzt ebenfalls eine Form und Größe, die ermöglicht, dass ein Filtergefäß 105 darin angeordnet wird. Während vielfältige Größen und Formen für ein Probentrennsystem eingesetzt werden können, kann in der bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von Filtergefäßen 105 und/oder eine Platte mit Filtergefäßen 106 darin angeordnet werden. Das Probentrennsystem 115 kann beispielsweise ohne Beschränkung hierauf ein Vakuum 120, eine Zentrifuge 125 und/oder ein aufgebrachtes elektrisches Feld aufweisen. Das Probentrennsystem 115 entspricht einem Typ, der bei Anordnung des Filtergefäßes 105 in dem Probentrennsystem 115 eine Prüfprobe 147, die in dem Filtergefäß 105 angeordnet ist, durch einen Filter 150 (vgl. 2) zieht, wodurch die Prüfprobe in unterschiedliche Komponenten auf Grundlage der Größe der Komponenten aufgeteilt wird.
Das optionale Bilderzeugungssystem 130 kann beispielsweise ohne Beschränkung hierauf eine Kamera, ein Fluss-Cytometer, eine spezielle Linse wie beispielsweise ein Mikroskop oder sogar ein menschliches Auge sein. Üblicherweise wird eine Prüfprobe durch das Bilderzeugungssystem 130 analysiert, nachdem diese aus dem Probentrennsystem 115 entfernt worden ist. Das Bilderzeugungssystem 130 ermöglicht eine Analyse des Filtergefäßes 105 zur Ermittlung des Vorhandenseins oder des Fehlens von Material über dem Filter 150, welcher in dem Filtergefäß 105 angeordnet ist. Das Bilderzeugungssystem 130 kann, insbesondere wenn dieses als Fluss-Cytometer ausgebildet ist, ebenfalls verwendet werden, um die Größe des Materials über dem Filter 150 zu ermitteln, beispielsweise ob das Material in Form individueller Antigen-Träger oder Baugruppen von Antigen-Trägern vorliegt, ebenso wie zur Erfassung, ob Antikörper an den Antigen-Trägern gebunden sind, die über dem Filter vorhanden sind.
Der optionale roboterartige Pipettierer 135, der in dem System eingesetzt wird, ist als solcher eines üblicherweise bekannten und von dem Fachmann eingesetzten Typs ausgebildet. Beispielsweise ohne Beschränkung hierauf kann ein roboterartiges Pipettier-System, welches von dem Unternehmen Tomtec, Inc. (Hamden, Connecticut, USA) oder dem Unternehmen CRS Robotics Corporation (Burlington, Ontario, Kanada) hergestellt und vertrieben wird, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Die optionale Wascheinrichtung 140 ist innerhalb der Reichweite eines Roboterarms des roboterartigen Pipettierers 135 von dem Bilderzeugungssystem 130 angeordnet. Wenn eine Analyse des Materials über dem Filter 150 in dem Filtergefäß 105 durch das Bilderzeugungssystem 130 unklare Ergebnisse erzeugt, kann die Prüfprobe, die in dem Filtergefäß 105 angeordnet ist, in der Wascheinrichtung 140 platziert werden. Die Wascheinrichtung 140 besitzt eine derartige Form und Größe, dass es möglich ist, das Filtergefäß 105, mehrere Filtergefäße 105 und/oder eine Platte mit Filtergefäßen 106 darin anzuordnen. Die Wascheinrichtung 140 ist geeignet gestaltet, um sämtliche Reagenzien von den Antigen-Trägern, die in der Prüf-Mixtur vorhanden sind, zu waschen und durch den Filter 150 des Filtergefäßes 105 (zu bewegen). Während vielfältige Konfigurationen der Wascheinrichtung 140 möglich sind, ist in der bevorzugten Ausführungsform die Wascheinrichtung 140 dasselbe System wie das Vakuumsystem 120.
2 zeigt die Filtergefäß-Komponente 105 des immunologischen Systems 100 gemäß 1. "Filtergefäß" 105 bezeichnet ein Gefäß, welches in der Lage ist, eine Prüfprobe zu beinhalten oder aufzunehmen, und besitzt einen oder mehrere darin angeordnete Filter. 2 zeigt das Filtergefäß 105 (a) vor dessen Anordnung in dem Probentrennsystem 115 und (b) nach dessen Entfernung aus dem Probentrennsystem 115. Wie in 2 zu erkennen ist, ist oder sind in dem Filtergefäß 105 ein oder mehrere Filter 150 angeordnet. Der Filter 150 weist ein inertes Material auf, welches mehrere Poren aufweist. Die Porengröße des Filters 150 kann variieren entsprechend zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung. Beispielsweise können die Poren des Filters 150 eine Größe im Bereich von ungefähr 0,01 Mikron bis ungefähr 50 Mikron aufweisen. Die Größe der Poren des Filters 150 hängt ab von der Anwendung des Filtergefäßes 105.
Wenn es gewünscht ist, dass der Filter 150 zum Zurückhalten von beispielsweise RBC-Baugruppen oder -Aggregaten eingesetzt wird, während ermöglicht werden soll, dass individuelle rote Blutkörperchen durch die Poren des Filters 150 hindurchtreten, liegt entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung der Bereich der Porengrößen zwischen ungefähr 3 Mikron bis ungefähr 40 Mikron. Während andere Porengrößen ebenfalls verwendet werden können, liegt in einer bevorzugten Ausführungsform die Porengröße im Bereich von ungefähr 3 Mikron bis ungefähr 5 Mikron. Wenn allerdings das Filtergefäß 105 verwendet wird, um Fluid weg von den Antigen-Körpern (RBCs, WBCs, Blutplättchen oder synthetische Tröpfchen) zu filtern, wobei der Filter 150 verwendet wird, um die Antigen-Träger zurückzuhalten, aber Fluid, welches Antikörper beinhaltet, hierdurch hindurchtreten zu lassen, ist der Bereich der Porengrößen in der bevorzugten Ausführungsform ungefähr 0,1 bis ungefähr 3 Mikron. Die optimale Porengröße für derartige Verfahren ist ungefähr 0,2 Mikron.
Die Dicke des Filters 150 kann in den unterschiedlichen Ausführungsformen des Filtergefäßes 105 variieren in Abhängigkeit von der Anwendung des Filters 150. Beispielsweise kann die Dicke des Filters 150 im Bereich von ungefähr 3 Mikron bis ungefähr 5 mm liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke des Filters 150 ungefähr zwischen 3 Mikron und ungefähr 100 Mikron. Optimalerweise liegt die Dicke des Filters 150 zwischen ungefähr 10 Mikron und ungefähr 75 Mikron.
Das Material, welches für den Filter 150 verwendet wird, kann in den unterschiedlichen Ausführungsformen des Filtergefäßes 105 ein beliebiges Material sein. Vorzugsweise handelt es sich um ein inertes Material, welches eine Vielzahl von Poren aufweist. Das Material des Filters 150 kann abhängig von der Anwendung des Filters 150 variiert werden. Wenn die Funktion des Filters 150 darauf gerichtet ist, RBC-Baugruppen zurückzuhalten, während ermöglicht wird, dass individuelle RBCs hindurchtreten, kann das Material des Filters beispielsweise ohne Begrenzung hierauf ein Polyester-Netz, ein Nylon-Netz oder – Gewebe oder eine Polycarbonat "track-etched"-Membran oder Polycarbonat-geätzte-Membran sein. Ein Filter 150 mit einem Material dieses Typs wird von dem Unternehmen Sefar, Inc. in Kansas City, Missouri, USA, hergestellt und vertrieben. Wenn der Filter 150 eingesetzt wird, um sämtliche RBCs zurückzuhalten, während ermöglicht wird, dass andere Fluide, die Antikörper beinhalten, hierdurch hindurchtreten, ist in der bevorzugten Ausführungsform das eingesetzte Filtermaterial eine 0,2-Mikron-Polyvinyliden-Difluorid-Filter-Membran, die von dem Unternehmen Corning Life Sciences, Inc. in Acton, Massachusetts, USA, hergestellt und vertrieben wird. Alternativ kann eine unterstützte Zellulose-Acetat-Membran, beispielsweise eine Acetate Plus^TM-Membran, die von dem Unternehmen Osmonics, Inc. (Minneapolis, Minnesota, USA) hergestellt und vertrieben wird, für diese Anwendung eingesetzt werden.
Wie in 2 zu erkennen ist, kann das Filtergefäß 105 mehrere Filter 150 aufweisen. Mehrere Filter 150 können eingesetzt werden, wobei die Filter 150', die niedriger angeordnet sind als der erste Filter 150 oder unter diesem angeordnet sind, in der bevorzugten Ausführungsform, eine kleinere Porengröße aufweisen, wodurch eine Prüfprobe infolge ihrer Größe in ihre zahlreichen Komponenten "aufgebrochen" wird. Wie dies in 2 zu erkennen ist, ist, ohne dass dies zwingender Bestandteil der Erfindung ist, eine Prüfprobe 147 in dem Filtergefäß 105 über dem ersten Filter 150 angeordnet. In (b) verbleiben nach einer Durchführung der Probentrennung die Aggregate der Antigen-Träger 155 der Probe 147 mit der größten Größe über dem ersten Filter 150. Nicht agglutinierte oder kleinere Aggregate 156 der Probe 147 verbleiben über dem zweiten Filter 150' oder treten durch diesen hindurch.
3 zeigt das Vakuumsystem 120, welches ein Typ einer Komponente des Probentrennsystems 115 des immunologischen Systems 100 ist. Das Vakuumsystem 120 ist in 3 mit mehreren Filtergefäßen 105 oder einer Platte mit Filtergefäßen 106, die darin angeordnet sind, dargestellt. Der Gegenstand der Erfindung umfasst auch ein Vakuumsystem mit einem oder mehreren Filtergefäßen darin. Verbunden mit den einzelnen Filtergefäßen 105 ist ein Vakuumrohr 160, welches durch eine Vakuum-Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung 165 hindurchtritt, das oder die mit einer Vakuumpumpe 170 verbunden ist.
In der bevorzugten Konfiguration setzt das Vakuumsystem 120 entsprechend 3 ein 96-Filtergefäß-Plattenformat ein. Während andere Konfigurationen in anderen Ausführungsformen möglich sind, kontaktiert bei einer bevorzugten Ausführungsform das Vakuumsystem jedes der Filtergefäße 105 und bringt unabhängig von den anderen Filtergefäßen 105 Druck auf jeden Filter 105 auf. In dieser Ausführungsform ist jedes Filtergefäß 105 der Filtergefäßplatte 106 (1) von unten kontaktiert durch eine individuelle Dichtung, die wiederum verbunden ist mit einem individuellen Leitungsstück 160, welches das Filtergefäß 105 mit der Vakuumpumpe 170 verbindet. Daher sind 96 Rohrsegmente von der Pumpe 170 zu der Platte mit den Filtergefäßen 106 vorhanden, wobei ein Vakuumdruck jedes Rohrsegments 160 unabhängig angeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Allerdings kann das Vakuumsystem 120 auch das Vakuum gleichzeitig auf einen Teil der Filtergefäße 105 aufbringen oder das Vakuum auf sämtliche der Filtergefäße 105 oder die Filtergefäßplatte 106 gleichzeitig aufbringen.
Der Druck, der durch das Vakuumsystem aufgebracht werden kann, kann im Bereich von ungefähr –0,1 bis ungefähr –100 Inch Quecksilbersäule (in. Hg) liegen. In der bevorzugten Ausführungsform liegt der Druck im Bereich von ungefähr –0,1 bis ungefähr –10 in. Hg. Optionalerweise liegt der Druck, der durch das Vakuumsystem 120 aufrechterhalten wird, bei ungefähr –0,1 bis ungefähr –3 in. Hg.
4 zeigt die Zentrifuge 125, die einen anderen Typ des Probentrennsystems 115 und einer Komponente des immunologischen Systems 100 darstellt. Jeder beliebige Typ eines Zentrifugensystems, der von dem Durchschnittsfachmann bekannt und eingesetzt wird, kann ebenfalls als Zentrifugensystem 125 eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine typische Zentrifuge, wie diese von dem Unternehmen Beckman Coulter, Inc. (Fullerton, Kalifornien, USA) hergestellt und vertrieben wird, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, solange die Zentrifuge so modifiziert ist, dass diese die Filtergefäße 105 halten kann. Die Zentrifuge 125, die in 4 dargestellt ist, zeigt den Winkel des Zentrifugierens, der in der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird. Während vielfältige Winkel eingesetzt werden können, ist in einer bevorzugten Ausführungsform das Filtergefäß 105 unter einem Winkel von 45° gegenüber der Rotationsachse 175 angeordnet.
In einer Ausführungsform des immunologischen Systems 100 der vorliegenden Erfindung ist die Orientierung des Filtergefäßes 105, der Probe und des Filters 150 derart, dass das Probentrennsystem 115 verursachen kann, dass die Probe den Filter 150 kontaktiert, und ermöglicht, dass Komponenten der Probe, die kleiner sind als die nominelle Porengröße des Filters 150, durch den Filter 150 hindurchtreten in einen Auffangbehälter unter dem Filter 150 oder zu dem nächsten Filter 150', so dass diese getrennt werden von den Komponenten der Probe, die zu groß sind, um durch die Poren des Filters hindurchzutreten, und die in dem Filtergefäß 105 über dem Filter 150, und möglicherweise dem Filter 150', zurückzubleiben. Ebenfalls umfasst von der vorliegenden Erfindung ist ein immunologisches Prüfverfahren. Das immunologische Prüfverfahren 180 ist in dem Flussdiagramm gemäß 5 dargestellt. Das immunologische Prüfverfahren 180 weist einen optionalen Verfahrensschritt auf, der als Block 185 dargestellt ist und für den eine immunologische Prüfprobe in dem Filtergefäß 105 angeordnet wird. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die immunologische Prüfprobe ebenfalls in einem Standard-Testrohr oder einem Mikrozentrifugen-Rohr angeordnet werden. Auch andere Gefäße können eingesetzt werden, um die Prüfprobe in anderen Ausführungsformen des Verfahrens 180 zu halten. Block 190 zeigt den nächsten optionalen Schritt eines Hinzufügens von Prüf-Reagenzien zu dem Filtergefäß 105. In dem nächsten Schritt, der in Block 195 dargestellt ist, erfolgt ein Mischen der Probe mit den Reagenzien zur Ausbildung einer Proben-Mixtur 200. Block 205 zeigt den optionalen Verfahrensschritt eines Inkubierens der Proben-Mixtur 200. In dem Inkubations-Verfahrensschritt gemäß Block 205 kann die Proben-Mixtur 200 bei einer Temperatur, die im Bereich von ungefähr 4 °C bis ungefähr 37 °C liegt, inkubiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Proben-Mixtur 200 inkubiert bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr der Raumtemperatur (20-25 °C) bis ungefähr 37 °C. Die Inkubationszeit der Proben-Mixtur 200 kann im Bereich von keiner Inkubation bis ungefähr 30 Minuten liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Inkubationszeit ungefähr 2 bis ungefähr 5 Minuten.
Nach dem optionalen Inkubations-Verfahrensschritt ist der nächste optionale Verfahrensschritt in Block 210 dargestellt, mit dem ein Trennen der Proben-Mixtur 200 in deren zahlreiche Komponenten erfolgt. Dieser Verfahrensschritt ist gewöhnlicherweise begleitet von einem Platzieren der Proben-Mixtur 200 in dem Probentrennsystem 115. Wenn das Probentrennsystem 115, welches in dem Verfahrensschritt des Trennens gemäß Block 210 eingesetzt wird, die Zentrifuge 125 ist, beträgt die Geschwindigkeit der Zentrifuge gewöhnlicherweise ungefähr 10 bis 10.000 × g, obwohl auch andere Geschwindigkeiten eingesetzt werden können. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Geschwindigkeit der Zentrifuge zwischen ungefähr 1.000 bis ungefähr 5.000 × g. Optimalerweise beträgt die Geschwindigkeit der Zentrifuge 3.000 × g. Die Dauer des Zentrifugierens kann im Bereich von ungefähr 5 Sekunden bis ungefähr 5 Minuten liegen. Obwohl auch andere Zeitspannen eingesetzt werden können, liegt die Dauer des Zentrifugierens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwischen ungefähr 10 bis ungefähr 30 Sekunden. Optionalerweise beträgt die Dauer des Zentrifugierens zwischen ungefähr 15 bis ungefähr 20 Sekunden.
Wie in Block 215 dargestellt ist, kann nach dem optionalen Verfahrensschritt 210 eines Trennens das Filtergefäß 105 optionalerweise analysiert werden, um das Vorhandensein oder das Fehlen von Interaktionen zwischen der Prüfprobe und Reagenzien, die über dem Filter 150 verbleiben, zu erfassen. Die Probe wird durch Platzieren des Filtergefäßes 105 in dem Bilderzeugungssystem 130 analysiert. Wenn Interaktionen zwischen der Prüfprobe und dem Reagenz in dem Material über dem Filter 150 durch das Bilderzeugungssystem 130 in dem analysierenden Verfahrensschritt gemäß Block 215 detektiert werden, ist das immunologische Prüfverfahren 180 beendet. Material wird über dem Filter detektiert werden, wenn Interaktionen, beispielsweise zwischen zellulären Komponenten in der Prüfprobe und den Antikörper-Reagenzien, eingetreten sind. Die Interaktionen werden sich selber nachweisen in Form von Agglutinationen, einem Zusammenklumpen von zellulären Komponenten mit den Antikörpern. Derartige Agglutinationen können durch das Bilderzeugungssystem 130 detektiert werden. Ähnlich indiziert das Fehlen eines Nachweises der Agglutinationen, dass keine Interaktionen zwischen den zellulären Komponenten und den Antikörper-Reagenzien eingetreten sind. Ähnlich kann das Prüfverfahren verwendet werden, um Interaktionen zwischen Antikörper-Komponenten in der Prüfprobe und zellulären Reagenzien zu detektieren durch Detektion des Vorhandenseins oder des Fehlens von Agglutinationen zellulärer Reagenzien mit den Antikörper-Komponenten durch das Bilderzeugungssystem 130.
Wenn die Ergebnisse des Verfahrensschritts gemäß Block 215 eines Analysierens nicht klar sind und keine Interaktionen in dem Material über dem Filter 150 des Filtergefäßes 105 detektiert werden, kann das immunologische Prüfverfahren 180 optionalerweise fortgesetzt werden mit Verfahrensschritt 220, für welchen ein Waschen der Proben-Mixtur 200 in der Wascheinrichtung 140 erfolgt. Wie zuvor festgestellt, ist in der bevorzugten Ausführungsform die Wascheinrichtung 140 auch das Vakuumsystem 120. Während Vakuum aufgebracht werden kann für unterschiedliche Zeitspannen entsprechend unterschiedlicher Ausführungsformen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Vakuum aufgebracht, bis sämtliche Fluide infolge des Vakuums durch den Filter 150 des Filtergefäßsystems 105 bewegt worden sind. Die Zeitdauer der Aufbringung des Vakuums ist abhängig von dem Vakuumdruck, aber liegt oftmals zwischen ungefähr 5 Sekunden bis ungefähr 2 Minuten, oder das Aufbringen erfolgt bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die flüssige Komponente der Proben-Mixtur 200 größtenteils oder vollständig durch den Filter 150 gezogen worden ist.
In dem optionalen Verfahrensschritt eines Waschens gemäß Block 220 kann die Proben-Mixtur 200 mit einer physiologischen Salzlösung gewaschen werden. Die Salzlösung kann beispielsweise ohne Beschränkung hierauf eine Saline, beispielsweise 0,9 % Kochsalz-(NaCl-) Lösung, eine Phosphat gepufferte Salzlösung oder jede beliebige andere physiologische Salzlösung sein, die eine Lebensfähigkeit der zellulären Komponenten während des Prüfverfahrens aufrechterhält. Der Verfahrensschritt eines Waschens kann Verfahrensschritte aufweisen mit einem Bereitstellen der physiologischen Salzlösung, einem Hinzufügen von ungefähr 10 Mikrolitern bis ungefähr 5 Millilitern der physiologischen Salzlösung zu der Proben-Mixtur 200, einem Trennen des Antigen-Trägers, entweder zelluläre Komponenten oder synthetische Tröpfchen, die über dem Filter 150 bleiben, von den Komponenten, die durch den Filter 150 hindurchtreten und unter diesem bleiben, und einem einmaligen bis ungefähr zehnmaligen Wiederholen dieser Hinzufügungs- und Trenn-Schritte, bis die Proben-Mixtur 200 hinreichend für diese Anwendung gewaschen ist.
Nach dem optionalen Verfahrensschritt eines Waschens gemäß Block 220 beginnt das immunologische Prüfverfahren 180 wieder bei dem optionalen Verfahrensschritt 190, in dem Prüf-Reagenzien zu den gewaschenen Antigen-Trägern hinzugefügt werden, die über dem Filter 150 in dem Filtergefäß 105 verbleiben. Anschließend an den optionalen Verfahrensschritt 195 eines Mischens gelangt die resultierende Proben-Mixtur 200 zu dem optionalen Verfahrensschritt eines Inkubierens gemäß Block 205, wobei die Proben-Mixtur 200 wieder in dem Inkubator 110 angeordnet wird. Mit dem Inkubieren wird die Proben-Mixtur 200 optional in dem Probentrennsystem 130 angeordnet, wie dies in Block 210 dargestellt ist, und dann optionalerweise wieder analysiert, wie dies in Block 215 dargestellt ist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Prüfprobe zunächst in einem Standardtestrohr oder einem Mikrozentrifugen-Rohr angeordnet wird, werden die Proben zunächst mit dem Bilderzeugungssystem 130 geprüft. Für den Fall, dass die Testergebnisse des Bilderzeugungssystems 130 unklar sind, wird dann die Proben-Mixtur 200 in dem Filtergefäß 105 angeordnet, in dem diese dann zu dem Verfahrensschritt eines Waschens gemäß Block 220 gelangt mit einem anschließenden Hinzufügen von Test-Reagenzien in Block 190, dem Mischen der Probe und der Reagenzien in Block 195, dem Verfahrensschritt eines Inkubierens gemäß Block 205, dem Verfahrensschritt der Trennung der Probe gemäß Block 210 und dem Verfahrensschritt eines Analysierens gemäß Block 215.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere "bevorzugte" Ausführungsformen, sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen, die zur Verdeutlichung der Prinzipien der Erfindung dienen. Viele Variationen und Modifikationen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können vorgenommen werden, ohne dass diese eine Abweichung von dem Gegenstand der Erfindung darstellen. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche derartige Modifikationen und Variationen Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Erfindung sind und durch die folgenden Ansprüche geschützt sind.

Claims

Immunologisches Prüfsystem mit: einem Filtergefäß mit einer Filterplatte, wobei das Filtergefäß in der Lage ist, eine Prüfprobe aufzunehmen oder zu beinhalten; einem Inkubator, in dem das Filtergefäß platziert werden kann, wobei der Inkubator das Filtergefäß aufnimmt, während die Prüfprobe und ein Reagenz oder mehrere Reagenzien miteinander reagieren; einem Probentrennsystem, welches in der Nähe des Inkubators angeordnet ist, wobei das Probentrennsystem geeignet gestaltet ist, um die Prüfprobe und die Reagenzien in verschiedene Komponenten zu trennen; einem automatischen Pipettierer oder roboterartigen Pipettierer mit einem Roboterarm, in dessen Reichweite sich das Filtergefäß, der Inkubator, das Probentrennsystem und das Bilderzeugungssystem befinden, wobei der automatische oder roboterartige Pipettierer geeignet gestaltet ist, um die Probe oder die Reagenzien zwischen dem Filtergefäß, dem Inkubator, dem Probentrennsystem und dem Bilderzeugungssystem zu transferieren einem Bilderzeugungssystem in der Nähe des Probentrennsystems und des Filtergefäßes, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderzeugungssystem geeignet gestaltet ist, um optisch das Auftreten von Interaktionen zwischen den Komponenten und den Reagenzien der Prüfmixtur über der Filterplatte in dem Filtergefäß zu analysieren und diese zu detektieren.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Wascheinrichtung vorgesehen ist, wobei die Wascheinrichtung geeignet gestaltet ist, um die Prüfprobe zu waschen, während die Probe in dem Filtergefäß angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergefäß einen Filter aufweist mit einem inerten Material mit einer Vielzahl von Poren.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergefäß geeignet konfiguriert ist, um eine Prüfprobe derart zu halten, dass die Probe in Kontakt mit dem Filtermaterial kommt.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des Filtermaterials eine Größe zwischen ungefähr 0,01 Mikron und ungefähr 50 Mikron besitzen.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial aus folgender Gruppe von Materialien ausgewählt ist: Polyester-Netz, Nylon-Netz, Polykcarbonat "track-etched"-Membran, Cellulose-Acetat-Membran und Polyvinyliden-Difluorid-Filter-Membran.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Probentrennsystem eine Zentrifuge oder ein Vakuumsystem ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderzeugungssystem ein Fluss-Cytometer oder eine Kamera ist.
Immunologisches Prüfverfahren mit folgenden Verfahrensschritten: Inkubieren einer immunologischen Probe und einer Reagenz-Mixtur in einem Filtergefäß; Trennen der Probe und der Reagenz-Mixtur in dem Filtergefäß in Komponenten über und unter einer Filterplatte; gekennzeichnet durch optisches Analysieren der Komponenten über der Filterplatte in dem Filtergefäß, um das Auftreten von Interaktionen zwischen den Komponenten zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt eines Transferierens des Filtergefäßes zu einem schwenkbaren oder drehbaren Mechanismus nach dem Verfahrensschritt des Trennens, aber vor dem Verfahrensschritt des Analysierens.
Verfahren nach Anspruch 9 mit folgenden weiteren Verfahrensschritten: einem ersten Verfahrensschritt eines Platzierens einer Probe in einem Filtergefäß, wobei die Probe zelluläre Komponenten besitzt; und einen zweiten Verfahrensschritt eines Hinzufügens von Antikörper-Reagenzien zu der Probe; wobei der Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur ein Trennen der Probe-Mixtur in zelluläre Komponenten und flüssige Komponenten aufweist, und wobei der Verfahrensschritt eines Analysierens des Filtergefäßes ein Analysieren der zellulären Komponenten beinhaltet, die über dem Filter verbleiben.
Verfahren nach Anspruch 9 mit folgenden weiteren Verfahrensschritten: einem ersten Verfahrensschritt eines Platzierens einer Probe in einem Filtergefäß mit einer Filterplatte, wobei die Probe Antikörper beinhaltende Proben, wie ein Plasma oder ein Serum, beinhaltet; und einem zweiten Verfahrensschritt eines Hinzufügens von antigenen Träger-Reagenzien, wie beispielsweise rote Blutkörperchen oder synthetische Perlen oder synthetische Tröpfchen, zu der Antikörper beinhaltenden Probe; wobei der Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur ein Trennen der Proben-Mixtur in antigene Träger-Komponenten und flüssige Komponenten beinhaltet; und wobei der Verfahrensschritt eines Analysierens des Filtergefäßes ein Analysieren der antigenen Träger-Komponenten beinhaltet, die über dem Filter verbleiben.
Verfahren nach Anspruch 9 mit folgenden weiteren Verfahrensschritten: einem ersten Verfahrensschritt eines Platzierens einer Probe in einem Filtergefäß mit einer Filterplatte, wobei die Probe Antikörper beinhaltende Proben, wie beispielsweise ein Plasma oder Serum, aufweist; einem zweiten Verfahrensschritt eines Hinzufügens von antigenen Träger-Reagenzien, wie beispielsweise rote Blutkörperchen oder synthetische Perlen oder Tröpfchen, zu der Antikörper beinhaltenden Probe; wobei der Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur ein Trennen der Proben-Mixtur in antigene Träger-Komponenten und flüssige Komponenten beinhaltet; und wobei der Verfahrensschritt eines optischen Analysierens des Filtergefäßes ein Analysieren der antigenen Träger-Komponenten beinhaltet, die über dem Filter verbleiben, und wobei die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte ausgeführt werden, wenn der Verfahrensschritt eines optischen Analysierens der Komponenten über der Filterplatte ein unklares Ergebnis liefert: Trennen der antigenen Träger-Komponenten von den flüssigen Komponenten durch Erfassen der antigenen Träger-Komponenten über dem Filter in dem Filtergefäß; Waschen der Komponenten über dem Filter mit einer physiologischen Salzlösung; Trennen der antigenen Träger-Komponenten von den flüssigen Komponenten; Hinzufügen von Antikörper-Reagenzien zu den gewaschenen antigenen Träger-Komponenten, die über dem Filter in dem Filtergefäß verbleiben; Inkubieren der antigenen Träger-Komponenten und der Antikörper-Reagenzien in dem Filtergefäß; Trennen der Probe und der Reagenz-Mixtur in dem Filtergefäß in Komponenten über und unter dem Filter; Waschen der antigenen Träger-Komponenten über dem Filter mit einer physiologischen Salzlösung; und optisches Analysieren der Komponenten über und unter dem Filter in dem Filtergefäß, um das Auftreten von Interaktionen zwischen den Komponenten zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Waschens folgende Verfahrensschritte beinhaltet: Bereitstellen einer physiologischen Salzlösung, die eine Salzlösung, eine Phosphat-gebufferten Salzlösung oder eine andere physiologischen Salzlösung, die die Lebensfähigkeit der zellulären Komponenten während der Prüfung aufrechterhält, ist; Hinzufügung von zwischen ungefähr 10 Mikrolitern bis ungefähr 5 ml der physiologischen Salzlösung zu der Probe; Trennen der Probe in die antigenen Träger-Komponenten, die über dem Filter verbleiben, von den flüssigen Komponenten unter dem Filter; und einmaliges oder bis zu ungefähr zehnmaliges Wiederholen der Verfahrensschritte Hinzufügen und Trennen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur in dem Filtergefäß in Komponenten über und unter dem Filter den Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur mit einem Zentrifugen-System beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrifugen-System insbesondere mit einer Geschwindigkeit von zwischen ungefähr 10 × g und ungefähr 10.000 × g und/oder für einen Zeitraum zwischen ungefähr fünf Sekunden und ungefähr fünf Minuten betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur in dem Filtergefäß in Komponenten über und unter dem Filter den Verfahrensschritt eines Trennens der Probe und der Reagenz-Mixtur mit einem Vakuum-System aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumsystem insbesondere bei einem Druck von zwischen ungefähr 339 Pa (–0,1 Inch Hg) bis ungefähr 339 kPa (–100 Inch Hg) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt eines Analysierens der Komponenten über oder unter dem Filter ein Analysieren der Komponenten mit einem Fluss-Cytometer beinhaltet.