FI84232B - Foerfarande och anordning foer separering av oenskade celler eller motsvarande till motsvarande enskild. - Google Patents

Description

1 84232

Menetelmä ja laite haluttujen solujen tai vastaavien erottamiseksi yksittäiskasvatukseen. - Förfarande och anordning för separering av önskade celler eller tili motsvarande enskild odling.

Keksinnön kohteena on menetelmä haluttujen solujen tai vastaavien erottamiseksi yksittäiskasvatukseen liuosvirtauksesta, jolloin halutut solut putkessa tapahtuvan tunnistuksen jälkeen ohjataan edelleen putken läpi, sekä laite haluttujen solujen tai vastaavien erottamiseksi yksittäiskasvatukseen liuosvir-tauksesta, johon laitteeseen kuuluu solujen tunnistuslaite.

Biotekniikan eräs hyvin mielenkiintoinen alue on saada kasveja, sieniä, bakteereita jne. muokatuksi perimältään siten, että niihin saadaan tiettyjä haluttuja ominaisuuksia. Esimerkiksi joku mikrobi saadaan tuottamaan runsaasti haluttua antibioottia. Eräs paljon käytetty tekniikka on altistaa soluja säteilylle tai mutaatioita aiheuttaville kemikaaleille. Menetelmillä saadaan todennäköisyyksillä 10-4 - 10-7 haluttuja mutantteja, joita sitten voidaan tuottaa suuria määriä.

Mikrobien kohdalla yksittäisten kantasolujen erotteluun pyritään laimentamalla niitä sisältävää liuosta, kunnes se kasvatusalustalle levitettynä tuottaa yhdestä kantasolusta lähtöisin olevia pesäkkeitä. Näiden jatkoviljely ja kasvatus ominaisuuksien arvioimiseksi on yleensä työlästä. Kasvisoluille laimennus ei sovellu, vaan solumassasta täytyy mikroskoopin avulla valita terveet halutut yksittäissolut erilliskasvatukseen. Jos nämä solut valitaan mikroskoopin levyltä mikropipetillä erilliskasvatukseen tiettyyn paikkaan elatuslevylle yksitellen, saavutetaan ehkä nopeus 1 solu minuutissa. Tällöin yhden ihmisen työ aika kuluisi tuollaisen tyypillisen todennäköisyyden mukaan (10-5 - 10-6) vuodesta kymmeneen vuoteen. Automatisoimalla tekniikkaa osittain päästään nykyisin nopeuteen noin 5 solua minuutissa. Tällöin käytetään vielä ihmistä mukana suoritta- 2 84232 massa puoliautomatiikan mukana solujen valintaa.

Yleisenä toiminnan valvonta- ja arviointiperusteena erilaisissa biotekniikan fermentointiprosesseissa on tuotantoliuoksen sisältämien solujen ja muiden partikkelien luonteen ja laadun tarkkailu. Täten seurataan mm. prosessissa käytettävien organismien elävyyttä ja erilaisten ei-toivottujen partikkelien esiintymistä. Tämä tehdään pienten kohteiden osalta mikroskoop-pisesti tietyin väliajoin otetuista näytteistä. Tässä kuvattu laitteisto mahdollistaisi jatkuvan seurannan, jolloin valvonta tehostuu ratkaisevasti. Jos koko valintaprosessi yksittäiskas-vatukseen saataisiin automatisoitua, voitaisiin jättää tarkkaa ja rasittavaa työtä pois ja mahdollisesti päästä huomattavasti nopeampiin tuloksiin koko tekniikassa, onhan löytyvien sopivien mutanttien löytymistodennäköisyys suoraan verrannollinen yksit-täissolujen kasvatettuun määrään.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosan mukaisella menetelmällä ja patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosan mukaisella laitteella.

Tämän keksinnön tärkein etu on se, että päästään huomattavan nopeasti valinnasta ja lajittelusta yksittäiskasvatuksiin ja tarkkuutta vaativa ja rasittava työ jää pois. Automaattisella koneella voidaan myös kasvatusalustoille lajitella soluja ympäri vuorokauden.

Seuraavaksi esitellään keksintö tarkemmin viittaamalla periaatekuvaan, kuva 1. Kuvassa on kanavat ja putket piirretty suhteellisesti suurempina, jotta periaatteet näkyisivät selvemmin.

Menetelmän periaate on seuraava: kuvassa l näkyvä mikroskooppi 1 tarkastelee valolähdettä 2 vasten varastosäiliöstä 5 paineen avulla virtaavassa nesteessä kulkevia soluja ja muita 3 84232 mahdollisia kappaleita. Mikroskoopin kuva liikkuvasta virtauksesta tallennetaan nopealla kameralla 3, joka lähettää kuva-tiedot tietokoneelle 4. Jos ei näy sellaisia soluja joita halutaan yksittäiskasvatukseen, niin virtaus kulkee läpi suljetussa hihnassa 12 olevan reiän 13 kautta hylättyjen varastosäiliöön 6. Kun tietokone havaitsee halutun solun, silloin se odottaa kunnes tämä solu on edennyt hihnan reikään ja vaihtaa sitten seuraavan tyhjän reiän moottoreita 7 yhdistämään säiliöt 5 ja 6 toisiinsa, näin jatketaan kunnes on saavutettu istutukselle sopiva määrä hihnan reikiin jääneitä yksittäissoluja esim. kuvan tapauksessa 12 kappaletta. Nyt moottoreilla 14 vedetään hihnan pätkä istutuslaitteeseen, jossa solut pienten nestemää-riensä kanssa pudotetaan öljyn avulla elatuslevylle 9 jonoon, jolloin öljy tipahtaa pisarana solun ja sen pienen vesimäärän päälle pisaraksi ja näin on saatu 12:n pisaran rivi elatusalustalle, jonka jälkeen kasvatuslevyn siirtomoottori saa käskyn siirtää elatuslevystä tyhjän alueen seuraavaa istutusta varten. Tämän jälkeen hihna kulkee pesulaitteen 11 läpi ja on uudelleen käytettävissä varastoimaan hyväksyttyjä soluja pienen siirto-nestemäärän kanssa puhdistettuihin reikiinsä. Jatkamalla tällä tavalla valintaa ja istutusta saadaan elatuslevylle pisaramat-riisi; joka voi olla esimerkiksi 100 x 100, jolloin saadaan kasvatusalustalle 10 000 kappaletta haluttuja soluja viljelykseen. Kun lasketaan nykyisten koneiden nopeus ja että tarkaste-luputkessa täytyy olla 10 - 100 kertainen väli solun halkaisijan suhteen, pääsemme nopeuksiin noin 10 solua sekunnissa, tällöin saavutetaan tekniikalla noin 100 kertainen nopeus nykyiseen puoliautomaattiseen tekniikkaan verrattuna. Teoreettisesti kuitenkin laitteella on mahdollista istuttaa jopa 100 solua sekunnissa, kun kasvatustekniikkaa kehitetään nopeammaksi sekä moottoreiden pysäytys- ja kiihdytysvaiheet saadaan tarpeeksi nopeiksi ja tarkoiksi.

Mikroskooppi ja sähköinen kuvankäsittely voidaan muunnella jonkinlaiseksi suoraksi tunnistusmenetelmäksi esimerkiksi sähköop- 4 84232 tikseksi tai magneettiseksi jne.

Menetelmä ja laite voidaan toteuttaa myös siten, että nauhamaista hihnaa, jossa halutut solut ovat yksittäin rei'issä, käytetään suoraan viljelyyn. Lisäksi laite voidaan toteuttaa myös siten, että laite tekee aina seuraavan reiän automaattisesti, kun edellistä reikää käytetään virtausputken 13 osana.

Claims (8)

1. Menetelmä haluttujen solujen tai vastaavien erottamiseksi yksittäiskasvatukseen liuosvirtauksesta, jolloin halutut solut putkessa tapahtuvan tunnistuksen jälkeen ohjataan edelleen putken läpi, tunnettu siitä, että putkesta osan muodostaa putken läpi kulkeva nauhamaisessa hihnassa (12) oleva reikä (13), jolloin kun haluttu solu on hihnan reiässä, niin hihnaa liikautetaan automaattisesti siten, että putkeen tulee hihnan seuraava reikä ja solu pienen nestemäärän kanssa jää hihnan edelliseen reikään yksittäisviljelyä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hihnan reikiin jääneet yksittäissolut poistetaan elatuslevylle (9) automaattisesti (8) pitkä rivi kerrallaan, pyöräytettäessä hihna elatuslevyn päälle, paineisella nesteellä tai ilmalla.

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että automaattinen poisto tehdään pusertamalla tippa öljyä jokaisen hihnan reiän läpi öljypisaran jäädessä suojaamaan solua ja sen pientä vesimäärää elatuslevyn päällä, näin saadaan öljysuojattu pisararivi kasvatusalustalle viljelyä varten, jonka jälkeen seuraava rivi elatuslevyn siirroksen (laite (10)) jälkeen muodostetaan vastaavasti uuteen paikkaan, näin lopputuloksen ollessa levyn säännöllinen pinta-alan kokonaiskäyttö viljelykseen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hihnan reikä asetetaan aina paikoilleen optisesta mittauksesta pitkin putkea tulevasta valosta saatavan sähkö-signaalin perusteella automaattisesti lukitsemalla puristuksella hihna astioista (5) ja (6) tulevien putkien väliin ja katkaisemalla virta hihnansiirtomoottorista. 6 84232

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nauhamainen hihna, jossa halutut solut ovat yksittäin rei'issä, käytetään suoraan viljelyyn.

5 84232

6. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hihna (12) kiertää lenkin ja sen reiät ennen uudelleenkäyttöä pestään automaattisesti (11) huuhtelemalla.

7. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laite tekee aina seuraavan reiän automaattisesti, kun edellistä reikää käytetään virtausputken (13) osana.

8. Laite haluttujen solujen tai vastaavien erottamiseksi yksit-täiskasvatukseen liuosvirtauksesta, johon laitteeseen kuuluu solujen tunnistuslaite (1-4), tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu lisäksi rei'illä (13) varustettu hihna (12), jonka kautta liuosvirtaus ohjataan, jolloin tunnistuslaite (1-4) on sijoitettu ennen mainittua hihnaa (12), ja tunnistus-laitteen (1-4) kanssa yhteistoimiva moottori (7), joka halutun solun tullessa reikään (13) siirtää hihnaa rei'an välin eteenpäin siten, että solu pienen nestemäärän kanssa jää hihnan edelliseen reikään yksittäisviljelyä varten. 7 84232