JP2021105609A - 時間分解レーザ誘起蛍光分光システム及びその使用 - Google Patents

時間分解レーザ誘起蛍光分光システム及びその使用 Download PDF

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Abstract

【課題】励起時の生体サンプルからの蛍光発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるためのシステム及びこれを用いるための方法を提供する。【解決手段】生体サンプル１０１に、励起光源１００のパルスレーザを照射し、生体サンプルからの蛍光シグナルを集光ファイバＣＦを介して、デマルチプレクサに導入されて、それぞれ別個の中心波長を有する多数の狭いスペクトルバンドに分解され、さらに遅延装置１０５により、時間的に遅延したスペクトルバンドがマルチチャンネルプレート光電子増倍管（ＭＣＰ−ＰＭＴ）１０６に異なる時点で届き、各スペクトルバンドの減衰プロファイルが検出される。【選択図】図１Ａ

Description

米国政府の権利
本発明は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｉｓｏｒｄｅｒｓ ａｎｄ Ｓｔｒｏｋｅによって与えられた補助金交付番号．ＮＳ０６０６８５の下での政府支援でなされた。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有する。
本発明は、一般に、標識又は非標識生体分子からのレーザ誘起発光を分析することによって生体材料を特徴付けるための技術に関する。
本明細書で挙げられたすべての引用文献は、引用によりそれらの全体があたかも全て記載されているかのように組み込まれる。他に定めのない限り、本明細書で用いられる技術用語及び科学用語は、この発明が属する技術分野の当業者によって通常理解されるのと同じ意味をもつ。Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ： Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２２ｎｄ ｅｄ．， Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓ （Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５， ２０１２）（非特許文献１）、Ｈｏｒｎｙａｋ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ （２００８）（非特許文献２）、Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ ａｎｄ Ｓａｉｎｓｂｕｒｙ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２００６）（非特許文献３）、Ｓｍｉｔｈ， Ｍａｒｃｈ'ｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ， Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ７ｔｈ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２０１３）（非特許文献４）、Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ ＤＮＡ ａｎｄ Ｇｅｎｏｍｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， Ｗｉｌｅｙ−Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ （Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２８， ２０１２）（非特許文献５）、及びＧｒｅｅｎ ａｎｄ Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ４ｔｈ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， ＮＹ ２０１２）（非特許文献６）は、本願で用いられる用語の多くへの一般的な指針を当業者に提供する。抗体をどのようにして調製するかについての参考文献に関しては、Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ， Ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ２ｎｄ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ ＮＹ， ２０１３）（非特許文献７）、Ｋoｈｌｅｒ ａｎｄ Ｍｉｌｓｔｅｉｎ， Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｎｔｉｂｏｄｙ−ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｉｓｓｕｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｕｍｏｒ ｌｉｎｅｓ ｂｙ ｃｅｌｌ ｆｕｓｉｏｎ， Ｅｕｒ．Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．１９７６ Ｊｕｌ， ６（７）：５１１−９（非特許文献８）、Ｑｕｅｅｎ ａｎｄ Ｓｅｌｉｃｋ， Ｈｕｍａｎｉｚｅｄ ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎｓ， Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，５８５，０８９ （１９９６ Ｄｅｃ）（特許文献１）、及びＲｉｅｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ ｈｕｍａｎ ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒａｐｙ， Ｎａｔｕｒｅ １９８８ Ｍａｒ ２４， ３３２（６１６２）：３２３−７（非特許文献９）を参照されたい。
腫瘍又はアテローム性プラークなどの疾患を診断するため、及び有機物の化学組成又は生化学組成を分析するために、レーザ誘起蛍光分光法（Ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＬＩＦＳ）が複雑な生体システムに広く適用されている。ＬＩＦＳの利点は、生体システムの定性的情報と定量的情報との両方をインビボで得るその非侵襲的手法を含む。ＬＩＦＳのさらなる利点は、波長を調整できること、狭帯域幅励起、指向性、及び短パルス励起を含む。さらに、ＬＩＦＳは、有機物中のフルオロフォアを選択的に効率よく励起し、蛍光の選択性及び検出可能性を大いに改善することができる。
時間分解技術は、レーザ誘起発光のリアルタイム発生を直接記録できるようにし、これは短（ナノ秒）及び超短（ピコ秒）パルスレーザを利用できること、並びに高速電子装置の進歩によって可能となった。刺激イベントの後で非常に短い時間間隔で発光プロセスが起こるので（例えば、蛍光減衰時間はナノ秒のオーダーである）、時間分解測定は、サンプルの分子種及びタンパク質構造についての情報を提供することができる。例えば、時間分解技術は、「早い」プロセス（通常は、短寿命の状態の直接励起又は非常に迅速なその後の反応）と「遅い」プロセス（通常は、長寿命の状態からの、電子群の持続による又は元の電子プロセスの後に続く反応による遅延した励起）が測定されたデータにおいて分離されることを可能にする。
時間分解測定は、広範囲の波長からの統合された影響のみを取得し、サンプルのさらなる特徴を明らかにするためにレーザ誘起発光のスペクトル情報によって補うことができる。依然として時間分解測定を行うことができている状態でレーザ誘起発光を成分波長に分解するために、いくつかの既存のＬＩＦＳ技術は、広帯域の発光から一度に１つの波長を選択し、選択した波長成分を光検出器に誘導するためにスキャニングモノクロメータを用いる。しかしながら、発光スペクトルから別の波長を分解するために、モノクロメータが新しい波長を選択するべく調整される間に、サンプルは別の再発光を生じるように再び励起されなければならない。
Ｑｕｅｅｎ ａｎｄ Ｓｅｌｉｃｋ， Ｈｕｍａｎｉｚｅｄ ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎｓ， Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，５８５，０８９ （１９９６ Ｄｅｃ）
Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ： Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２２ｎｄ ｅｄ．， Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓ （Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５， ２０１２） Ｈｏｒｎｙａｋ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ （２００８） Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ ａｎｄ Ｓａｉｎｓｂｕｒｙ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２００６） Ｓｍｉｔｈ， Ｍａｒｃｈ'ｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ， Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ７ｔｈ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２０１３） Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ ＤＮＡ ａｎｄ Ｇｅｎｏｍｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， Ｗｉｌｅｙ−Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ （Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２８， ２０１２） Ｇｒｅｅｎ ａｎｄ Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ４ｔｈ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， ＮＹ ２０１２） Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ， Ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ２ｎｄ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ ＮＹ， ２０１３） Ｋoｈｌｅｒ ａｎｄ Ｍｉｌｓｔｅｉｎ， Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｎｔｉｂｏｄｙ−ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｉｓｓｕｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｕｍｏｒ ｌｉｎｅｓ ｂｙ ｃｅｌｌ ｆｕｓｉｏｎ， Ｅｕｒ．Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．１９７６ Ｊｕｌ， ６（７）：５１１−９ Ｒｉｅｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ ｈｕｍａｎ ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒａｐｙ， Ｎａｔｕｒｅ １９８８ Ｍａｒ ２４， ３３２（６１６２）：３２３−７
これらの既存の技術は、広帯域発光から複数のスペクトル成分を分解するのにかなりの時間がかかることがある。各波長成分をリアルタイムで記録することができるが、別の波長を選択するのにモノクロメータを用いる際の遷移時間は数秒かかることがあり、これはリアルタイム測定を行う際の制限因子となる。さらに、サンプル上の多数の刺激位置が測定されなければならない場合に測定全体に多くの時間がかかることがある。したがって、サンプルの単一の励起によって生じる発光からの時間で分解された情報と波長で分解された情報との両方のほぼリアルタイムでの記録を容易にするシステム及び方法が必要とされている。
発明の概要
本発明は、励起シグナルに応答して生体サンプルからの発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるシステムを提供する。システムは、最初に生体サンプルにレーザインパルスを放射して生体サンプルに応答発光を生じさせる。システムは、次いで、波長分割装置を用いて応答発光を異なる中心波長のスペクトルバンドの組に分割する。次いで、各スペクトルバンドが光学検出器に異なる時点で届くようにスペクトルバンドの組に時間的な遅延が適用され、これにより、光学検出器が各スペクトルバンドの応答発光を別々に時間的に分解することが可能となる。次いで、遅延したスペクトルバンドが、光学検出器の単一の検出窓内でシステムによって捕捉される。その後、捕捉されたスペクトルバンドが処理される。
[本発明1001]
励起時の生体サンプルからの蛍光発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるためのシステムであって、
（ｉ）励起ファイバ（ＥｘＦ）を介して生体サンプルに接続されるレーザ光源であって、前記レーザが、前記生体に応答蛍光シグナルを生じさせるために前記生体サンプルに所定の波長のレーザパルスを放射するように構成される、レーザ光源と、
（ｉｉ）前記サンプルから前記蛍光シグナルを収集し、前記シグナルをデマルチプレクサにリレーする、集光ファイバ（ＣＦ）と、
（ｉｉｉ）スペクトルバンドを得るべく前記ＣＦからの前記シグナルを所定の波長で分割するために波長分割フィルタを備えるデマルチプレクサと、
（ｉｖ）光遅延装置と
を備える、システム。
[本発明1002]
前記シグナルがデジタル化される前に、前記シグナルが光電子増倍管を通過した後で前記シグナルを増幅するために、前置増幅器を備える光電子増倍管をさらに備える、本発明1001のシステム。
[本発明1003]
前記光電子増倍管から受信したシグナルをデジタル化するためのデジタイザと、前記シグナルを処理及び表示するコンピュータシステムをさらに備える、本発明1002のシステム。
[本発明1004]
前記光遅延装置が、前記デマルチプレクサからの前記スペクトルバンドを前記遅延装置に連結するように適合され、単一のショットで複数の波長を捕捉するように、前記スペクトルバンドが前記遅延装置を通り、かつ、前記スペクトルバンドが遅延装置を通る際に制御された時間遅延を導入することを可能にする、本発明1001のシステム。
[本発明1005]
前記集光ファイバが単一のバンドルを形成する、本発明1001のシステム。
[本発明1006]
前記デマルチプレクサが、入射シグナルを、355ｎｍ（360未満）、365〜410ｎｍ、410〜450ｎｍ、450〜480ｎｍ、500〜560ｎｍ、560〜600ｎｍ、及び600ｎｍを超える波長で分割する、本発明1001のシステム。
[本発明1007]
励起時の生体サンプルからの蛍光シグナルの発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるための方法であって、
（ｉ）生体に応答蛍光シグナルを生じさせるために前記生体サンプルに所定の波長のレーザパルスを放射することと、
（ｉｉ）前記サンプルから前記蛍光シグナルを収集することと、
（ｉｉｉ）スペクトルバンドを得るべく前記シグナルを所定の波長で分割することと、
（ｉｖ）前記スペクトルバンドを時間遅延機構に通すことと、
（ｖ）時間遅延したスペクトルバンドを得ることと、
（ｖｉ）前記時間遅延したスペクトルバンドシグナルを処理することと
を含む、方法。
[本発明1008]
前記シグナルを処理することが、光電子増倍管から受信した前記シグナルをデジタル化するために前記シグナルをデジタイザに通して、前記シグナルを処理及び表示するためにコンピュータシステムに渡すことを含む、本発明1007の方法。
[本発明1009]
前記シグナルを分割することが、入射シグナルをデマルチプレクサで355ｎｍ（365ｎｍ未満）、365〜410、410〜450ｎｍ、450〜480ｎｍ、500〜560ｎｍ、560〜600ｎｍ、及び600ｎｍを超える波長で分割することを含む、本発明1007の方法。
[本発明1010]
前記蛍光シグナルが生体分子によって発光される、本発明1007の方法。
[本発明1011]
前記生体分子が、ＰＬＰ−ＧＡＤ（ピリドキサル−5'−リン酸（ＰＬＰ）グルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＧＡＤ））、結合ＮＡＤＨ、遊離ＮＡＤＨ、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）リボフラビン、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）リボフラビン、リポピグメント、内因性ポルフィリン、又はこれらの組み合わせのうちのいずれか1つ以上である、本発明1010の方法。
[本発明1012]
本発明1007の方法によって組織の生体分子からの蛍光シグナルの発光を分析することを含む組織生存性を判定するための方法であって、正常な対象と比較しての対象の生体分子の蛍光の増加が、低い組織生存性を示す、方法。
[本発明1013]
本発明1007の方法によって蛍光シグナルの発光を分析することを含む、細胞の代謝を連続的にモニタリングするための方法。
[本発明1014]
本発明1007の方法によって生体分子からの蛍光シグナルの発光を分析することを含む、血漿中の薬剤レベル又は代謝産物レベルを判定するための方法。
[本発明1015]
前記生体分子がＮＡＤＨである、本発明1014の方法。
[本発明1016]
ＮＡＤＨが、遊離型、結合型、又はこれらの組み合わせである、本発明1015の方法。
本発明の種々の実施形態に係る、（Ａ）マルチ励起時間分解レーザ誘起蛍光分光法の概略を示す図であり、ＢＳ：ビームスプリッタ、ＦＢ：ファイババンドル、ＯＤ：光学密度、ＬＰＦＷ：ロングパスフィルタホイール、ＥｘＦ：励起ファイバ、ＣＦ：集光ファイバ、ＰＭＴ：光電子増倍管である。 本発明の種々の実施形態に係る、（Ｂ）トリガ同期を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る例示的なデマルチプレクサ設計の概略を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係るプローブの概略を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る種々の例示的な生体分子の蛍光発光を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る生体外（ｅｘ−ｖｉｖｏ）での脳サンプルの連続ＮＡＤＨモニタリングの使用を示す概略を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る細胞がＮＡＤＨ依存ＡＴＰ産生を阻害する化合物であるロテノンに曝される間のＮＡＤＨレベルをＴＲＬＩＦＳ装置が連続的にモニタリングする能力を実証するデータを示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る、（Ａ）ＴＲＬＩＦＳシステムによって観察される領域を示すであり、（Ｂ）ＴＴＣでの処置後に（Ａ）からのサンプルが重ね合わされた図であり、（Ｃ）各領域（スポット）に関してプロットされた蛍光強度を示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る種々の濃度のメトトレキサートを有する寒天／ゲルを示す図である。 本発明の種々の実施形態に係る、（Ａ）波長３５０ｎｍの光に２０分露光後の種々の濃度でのＭＴＸの蛍光を示す図であり、（Ｂ）活性蛍光型の生成に起因するＭＴＸの蛍光の増加を示す２０分間にわたる蛍光の時間的経過のプロットを示す図である。
発明の詳細な説明
本明細書で挙げられたすべての引用文献は、引用によりそれらの全体があたかも全て記載されているかのように組み込まれる。他に定めのない限り、本明細書で用いられる技術用語及び科学用語は、この発明が属する技術分野の当業者によって通常理解されるのと同じ意味をもつ。Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ： Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２２ｎｄ ｅｄ．， Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓ （Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５， ２０１２）、Ｈｏｒｎｙａｋ ｅｔ ａｌ．， Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ （２００８）、Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ ａｎｄ Ｓａｉｎｓｂｕｒｙ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， ｒｅｖｉｓｅｄ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２００６）、Ｓｍｉｔｈ， Ｍａｒｃｈ'ｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ， Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ７ｔｈ ｅｄ．， Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ （Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＮＹ ２０１３）、Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ， Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ ＤＮＡ ａｎｄ Ｇｅｎｏｍｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３ｒｄ ｅｄ．， Ｗｉｌｅｙ−Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ （Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２８， ２０１２）、及びＧｒｅｅｎ ａｎｄ Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ４ｔｈ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， ＮＹ ２０１２）は、本願で用いられる用語の多くへの一般的な指針を当業者に提供する。抗体をどのようにして調製するかについての参考文献に関しては、Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ， Ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ ２ｎｄ ｅｄ．， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｐｒｅｓｓ （Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ ＮＹ， ２０１３）、Ｋoｈｌｅｒ ａｎｄ Ｍｉｌｓｔｅｉｎ， Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｎｔｉｂｏｄｙ−ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｉｓｓｕｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｕｍｏｒ ｌｉｎｅｓ ｂｙ ｃｅｌｌ ｆｕｓｉｏｎ， Ｅｕｒ．Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．１９７６ Ｊｕｌ， ６（７）：５１１−９、Ｑｕｅｅｎ ａｎｄ Ｓｅｌｉｃｋ， Ｈｕｍａｎｉｚｅｄ ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎｓ， Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，５８５，０８９ （１９９６ Ｄｅｃ）、及びＲｉｅｃｈｍａｎｎ ｅｔ ａｌ．， Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ ｈｕｍａｎ ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｒａｐｙ， Ｎａｔｕｒｅ １９８８ Ｍａｒ ２４， ３３２（６１６２）：３２３−７を参照されたい。
以下の説明は、どのような当業者も本発明を作製及び使用できるようにするために与えられ、特定の用途及びその要件との関連で提供される。開示された実施形態への種々の修正が当業者にはすぐに分かり、本明細書で定義される一般原理は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の実施形態及び用途に適用され得る。したがって、本発明は、示された実施形態に限定されないが、請求項と一致する最も広い範囲が認められることになる。
本発明は、生体分子（標識又は非標識）からのレーザ誘起発光を分析することによって生体材料を特徴付けるための技術に関する。より詳細には、本発明は、生体材料からのレーザ誘起蛍光発光の時間分解及び波長分解分析を行うことによって生体材料を特徴付けるための方法及び装置に関する。
本明細書で説明されるシステムは、限定はされないが、損傷後の組織生存性の評価、腫瘍及び腫瘍縁部の検出、細胞代謝の連続モニタリング、薬剤療法を最適化するための血漿のモニタリングを含む、種々の生理的状態及び疾患状態を特徴付けるために用いられてもよい。システムは、分析される基質／マーカに応じて種々の用途／使用に適合させることができる。
システム
励起光源はパルスレーザ１００である。パルスレーザからの出力パルスは、サンプルを損傷させずに生体サンプル１０１を励起するのに適する所定の波長及び出力レベルで生体サンプル上に放射される。パルスレーザは、各レーザインパルス出力への正確なタイミングを提供する内部又は外部パルスコントローラ装置又はデジタル遅延装置又はトリガ装置１０２によって制御される。この正確なタイミングは、フォトダイオードを用いてパルス毎にチェックされ、アナログ−デジタル変換器装置、例えばＮＩ ＰＣＩｅ−６３２０を用いて更新される。一実施形態では、パルスレーザは、生体サンプルを励起するために紫外（ＵＶ）光パルスを放出する。別の実施形態では、パルスレーザは、生体サンプルを励起するために可視又は近赤外光パルスを放出する。
パルスレーザからのレーザ放出を光ファイバに連結／集束し、光ファイバ１０３（図３）か又はレンズシステムかのいずれかを通じて生体サンプル上の特異的な場所に誘導することができる。レーザインパルス励起は、生体サンプルに通常は多くの波長を含む広いスペクトルを有する蛍光発光などの応答発光を生じさせる。次いで、このレーザ誘起発光が、１つ以上の集光ファイバ又はレンズによって集光される。本発明の一実施形態では、集光ファイバは、マルチモードファイバのバンドル１０３である。別の実施形態では、集光は対物レンズを用いて達成される。
集光ファイバは、次いで、広帯域の放出光を、１つ以上の波長分割ステージを備えることができる波長分割装置１０４（図２）に運ぶ。広帯域の放出光は、広帯域のシグナルをそれぞれ別個の中心波長を有する多数の狭いスペクトルバンドに分解することができるように、一連の波長分割プロセスを経験する。波長分解されたスペクトルバンドが、光検出器１０６の方に移動する際の各スペクトルバンドに所定の時間的な遅延を適用する、対応する遅延装置１０５に連結される。遅延装置を出る時間的に遅延したスペクトルバンドが、レーザ光を含む各波長分解されたスペクトルバンドの蛍光減衰プロファイルを個々に記録し、時間的に分解することができるように、高速応答光電子増倍管上に配列される。これらのスペクトルバンドに適用された遅延は、各光シグナルがマルチチャンネルプレート光電子増倍管（ＭＣＰ−ＰＭＴ）に異なる時点で届くことを可能にし、これは、各スペクトルバンドの減衰プロファイルが別々にレーザ光と共にＭＣＰ−ＰＭＴによって検出されることを可能にする。一実施形態では、高速デジタイザ１０７を用いてＭＣＰ−ＰＭＴからの出力を記録及び表示することができる。別の実施形態では、オシロスコープを用いてＭＣＰ−ＰＭＴからの出力を記録及び表示することができる。一実施形態では、ＭＣＰ−ＰＭＴは、ゲート制御回路によって制御されるゲートＭＣＰ−ＰＭＴであり、ゆえにＭＣＰ−ＰＭＴは、ＭＣＰ−ＰＭＴが開いているときの狭い検出窓の間の光シグナルにのみ応答する。一実施形態では、ゲート制御回路とパルス制御は、単一のレーザ誘起励起に関連するすべての蛍光減衰プロファイルが単一のＭＣＰ−ＰＭＴ検出窓内で記録され得るように同期される。一実施形態では、ＭＣＰ−ＰＭＴゲートを開くタイミングは、前の遅延に基づく補正を用いてレーザトリガとＭＣＰ−ＰＭＴゲートとの間の遅延を変化させることによってレーザパルスと同期される。レーザのトリガ遅延（トリガシグナルとレーザ光の実際の発射との間の遅延）は、フォトダイオードを用いて記録される。測定されたトリガ遅延は、レーザのトリガとＭＣＰ−ＰＭＴゲートのトリガとの間の同期を補正するのに用いられる。ＭＣＰ−ＰＭＴの代わりに又はこれに加えて、限定はされないがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シリコンＰＭＴを含む他の光検出器が用いられてもよい。ＭＣＰ−ＰＭＴの利得は自動的に制御することができる。本発明の一実施形態では、ＭＣＰ−ＰＭＴの電圧を蛍光シグナルに基づいて動的に変化させることできる。本発明の一実施形態では、電圧の変化は、蛍光シグナルを分析し、シグナルを記録する前の変化の量を求めることによって決定することができる。
パルスレーザ１０３は、ユニットが外部からトリガされた後でレーザ光を発生させる固有の遅延を有する。例示的な実施形態では、外部遅延の後でレーザ光を発生する際の遅延は、限定はされないが８５マイクロ秒までであることがある。以下、「トリガ遅延」と呼ばれるシグナルをトリガする際の遅延は、レーザの各パルス間で異なることがある。レーザ光をＰＭＴゲートの開放と同期させるために、発明者らは、レーザパルスのタイミングを検出し、これを外部トリガと比較し、次いで、前のトリガ遅延に基づいて次のトリガのタイミングを補正するのにフォトダイオードを用いる（図１Ｂ）。図１Ｂでは、ｔ０はレーザがトリガされる時間であり、ｔ１は、レーザが発射される時間であり、ｔ２は、ＰＭＴがトリガされる時間であり、ｔ３は、ＰＭＴゲートがオンになる時間である。このフィードバックに基づくトリガ同期を可能にすることによって、ｔ２は、蛍光シグナルがＭＣＰ−ＰＭＴに届くときにＭＣＰ−ＰＭＴ上の電圧利得が確実に「オン」であるように動的に設定される。デジタイザは、より小さいデータサイズを保証するために第２のフォトダイオードを用いて「オン」をトリガされる。
ＴＲＬＩＦＳシステムの概略図が図１に描画される。種々の実施形態において、システムは、（ｉ）励起ファイバ（ＥｘＦ）、（ｉｉ）集光ファイバ（ＣＦ）、（ｉｉｉ）デマルチプレクサ（デマクサ）、蛍光シグナルの寿命（すなわち、蛍光シグナルの指数関数的減衰）についての微小測定を提供する波長分割装置、（ｉｖ）光電子増倍管（ＭＣＰ−ＰＭＴ、例えば、Ｐｈｏｔｅｋ２１０などの高利得（１０６）、低ノイズ、及び立ち上がり時間の速い（〜８０ｐｓ）検出器）、（ｖ）シグナルがデジタル化される前に光電子増倍管の後にさらなる利得を提供する随意的な前置増幅器、（ｖｉ）データ分析を行うために光電子増倍管から受信したシグナルを（例えば、６．４Ｇサンプル／秒で）デジタル化するデジタイザ（例えば、ＳＰ Ｄｅｖｉｃｅｓ：１０８ＡＤＱ Ｔｉｇｅｒ）、及び（ｖｉｉ）シグナルを処理及び表示するコンピュータシステム、を備える。
生体組織からの蛍光シグナルは、生体システムにおけるフルオロフォアに基づいて非常に高い又は低いことがある。フルオロフォアは、サンプルのタイプ（例えば、組織、血液、血漿）などの特定の条件に起因して阻止される場合がある量子効率及び／又は励起光の吸収に基づいて蛍光発光強度を放出する。蛍光スペクトルを適正に記録するために、増加した蛍光発光がシグナルの飽和を引き起こさず、低い蛍光発光が非常に低いシグナル対ノイズ比につながらないようにＰＭＴ利得が調節される必要がある。これは、前に記録されたデータに基づいてＭＣＰ−ＰＭＴにわたる電圧を迅速に変化させることによって達成することができる。一実施形態では、蛍光シグナルが高すぎる又は低すぎるかどうかを判定するために、レーザの２つのパルスからの蛍光が（例えば、ソフトウェアを用いて）平均され、分析され、その後、高電圧電源とコンピュータとの通信を介してＭＣＰ−ＰＭＴ（ＰＭＴの利得の制御を担当する）にわたる電圧が変えられる。蛍光発光が高すぎる場合、正しい量のシグナル対ノイズ比が達成されるまで繰返し電圧が下げられ、逆もまた同様である。正しいＳＮＲが達成された後にのみ真のシグナルが保存され、分析される。
いくつかの実施形態では、励起ファイバ（例えば、直径６００μｍ、ＮＡ０．１２のＵＶグレードのシリカコアファイバ）が、サンプルを所望の波長で励起するためにレーザ光源をサンプルに接続する。集光ファイバ（例えば、直径２００μｍ、ＮＡ０．２２のＵＶグレードのシリカコアファイバの１２本のファイバ）が単一のバンドルにパッケージされ、このバンドルはデマルチプレクサにつながる（図３）。１２本のファイバは、マルチモードファイバを単一のファイバに組み合わせる技術を用いて単一のファイバに組み合わせることができる。（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｆｓｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ／）。所定の波長のレーザでサンプルが励起すると、集光ファイバは、サンプルから蛍光シグナルを収集し、シグナルをデマルチプレクサにリレーする。デマルチプレクサの種々の波長分割フィルタは、限定はされないがフィルタ又はプリズムなどのビーム分割装置の波長に基づいて入射シグナルを分割する。蛍光シグナルパルス（パルス励起後）は、光電子増倍管、前置増幅器、及びデジタイザを介してコンピュータシステムにリレーされ、この場合の蛍光減衰は、記録された蛍光パルスからレーザパルス（以前に記録された）を逆重畳することによって計算される。
波長分割装置
図２は、波長分割装置（デマルチプレクサ、デマクサ）の概略を示す。生体サンプルからのレーザ誘起発光シグナル（広範囲の波長を含む）が集光ファイバによって収集され、集光ファイバは、放出されたシグナルを波長分割装置の方に運ぶ。
本発明の例示的な実施形態では、生体サンプルは、約３３７〜３５０ｎｍの波長で励起される。一実施形態では、図１及び図２に描画される波長分割装置（デマルチプレクサ）は、入射シグナルを３６５ｎｍ未満（励起波長）、３６５〜４１０ｎｍ、４１０〜４５０ｎｍ、４５０〜４８０ｎｍ、５００〜５５０ｎｍ、５５０〜６００ｎｍ、及び６００ｎｍを超える波長で分ける。図１に示すように、入射光シグナルは、入射シグナルを約４９５ｎｍを超える波長と約４９５ｎｍ未満の波長で分ける波長分割装置の第１のビーム分割装置上に誘導される。第１のビーム分割装置を通過した後で、４９５ｎｍを超える波長を有するシグナルが、焦点距離６０ｍｍのレンズを用いて合焦され、次いで、シグナルを５００〜５６０ｎｍの波長と５６０ｎｍを超える波長で分ける第２のビーム分割装置を通過し、最後に、第３のビームスプリッタが、光を５６０〜６００ｎｍの波長と６００ｎｍを超える波長で分ける。４９５ｎｍ未満の波長を有するシグナルも、焦点距離６０ｍｍのレンズを通過し、４９５ｎｍの光シグナルを約４１０〜４８０ｎｍの波長と４１０ｎｍ未満の波長に分ける第４のビーム分割装置を通過する前に合焦される。４１０〜４５０ｎｍの波長を有する光シグナルは、シグナルを約４１５〜４５０ｎｍの波長と４５０〜４９５ｎｍの波長に分ける第５のビーム分割装置を通過する。４１０ｎｍ未満の波長からの光シグナルは、第６のビームスプリッタを通り、３６５〜４１０ｎｍの波長とレーザ励起シグナルを含む３６５ｎｍ未満の波長に分けられる。レーザを蛍光と同時に記録することによって正確な逆重畳を保証することが可能である。このデマルチプレクサ設計は、限定はされないがフラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）リボフラビン、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）リボフラビン、リポピグメント、内因性ポルフィリンを含む生体分子、並びに入射シグナルにおけるＮＡＤＨ及びＰＬＰ−ＧＡＤなどの分子の蛍光の検出を可能にする。本明細書で説明されるビーム分割装置は、ダイクロイックフィルタ、プリズム、及び回折格子とすることができるが、これらに限定されない。
本発明の別の例示的な実施形態では、生体サンプルは、約３３７〜３５０ｎｍの波長で励起される。この実施形態では、波長分割装置は、入射シグナルを４００ｎｍ未満、４１５〜４５０ｎｍ、４５５〜４８０ｎｍ、４００〜６００ｎｍ、及び５００ｎｍを超える波長で分ける。集光ファイバを出て波長分割装置に入る前に、放出された光は、最初にコリメートレンズを用いて平行にされる。コリメートレンズは、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ又は非球面レンズを含むことができるが、これらに限定されない。平行にされた光ビームは、入射シグナルを約４００ｎｍを超える波長と約４００ｎｍ未満の波長で分ける波長分割装置の第１のビーム分割装置上に誘導される。第１のビーム分割装置を通過した後で、４００ｎｍを超える波長のシグナルは、シグナルを４００〜５００ｎｍの波長と５００ｎｍを超える波長で分ける第２のビーム分割装置を通過する。４００〜５００ｎｍの範囲内の波長のシグナルは、光シグナルを約４５０ｎｍを超える波長と４５０ｎｍ未満の波長に分ける第３のビーム分割装置を通過する。種々の実施形態において、４５０ｎｍ未満の波長のシグナルが生体分子の活性に関して分析される。これらの波長は、限定はされないがＮＡＤＨの遊離型及び結合型、ＰＬＰ−ＧＡＤ、又はこれらの組み合わせを含む生体分子を測定するために重要である。
ビーム分割装置の構成を変化させることによって、種々の波長のスペクトルバンドが検出され得る。フィルタの異なる組を用いて他の波長域を達成することができ、これは当業者には明白であろう。
時間的な遅延光学装置
図１に示されるように、波長分割装置からの各分解された波長成分は、対応する遅延装置に連結され、その後、対応する遅延装置において所定の量の遅延を経験する。種々の実施形態において、遅延装置は、異なる長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４などを有する光ファイバである。特定の実施形態では、光ファイバの長さは、約５フィート、５５フィート、１１５フィート、１６５フィート、２１５フィート、２６５フィート、及び３１５フィートであってもよい。必要な遅延に基づいて光ファイバの他の長さが選択されてもよく、これは当業者には明白であろう。波長成分のそれぞれを同じ光学検出器で時間的に分離するために、波長成分のそれぞれは光ファイバの異なる長さを通して移動し、これにより、異なる量の遅延を経験する。最終的には、波長成分のそれぞれは異なる時点で光学検出器に届き、各成分が別々に検出されることが可能となる。
光ファイバの長さに加えて、ファイバの屈折率を含むがこれに限定されない光ファイバの他の物理的特性も、特定の量の遅延を達成するためにファイバの長さを決定するのに用いられる。この時間領域において、各スペクトル成分は特定の量の時間（例えば、数十ナノ秒）にわたって持続する減衰プロファイルを有するので、２つの隣接するスペクトル成分間の時間的な遅延を、２つの減衰プロファイルを時間的に分離するのに十分なだけ長くなるように設計することができる。
本発明の一実施形態では、光学検出器は、ゲート制御回路によって制御される短い検出窓内で入射光シグナルにのみ応答するゲートＭＣＰ−ＭＣＰ−ＰＭＴである。このゲート窓は、すべての分解され時間的に分離された波長成分がゲート窓内でＭＣＰ−ＰＭＴに届くことになるように十分なだけ長くなるように設計することができる。したがって、ゲートＭＣＰ−ＰＭＴは、１つの検出窓内で単一のレーザ誘起発光によって生じるすべての波長成分を捕捉することができる。分解されたスペクトルバンドを時間的に分離するのに用いられる遅延装置は、光ファイバに限定されず、任意の遅延装置を一般に用いることができる。
種々の実施形態において、サンプルは、固体、半固体、又は液体生体サンプルである。種々の実施形態において、サンプルは、そこから化学的特徴を検出することができる血液、血漿、尿、組織、微生物、寄生虫、唾液、嘔吐物、脳脊髄液、又は任意の他の生体サンプルのうちのいずれか１つ以上である。
種々の実施形態において、組織は、前立腺、肺、腎臓、脳、粘膜、皮膚、肝臓、消化管、結腸、膀胱、筋、乳房、及び／又は頸部のうちのいずれか１つ以上とすることができる。
本明細書で説明されるシステムは、検出可能な（例えば、放出される）特徴を有する任意の分子を検出するのに用いられてもよい。いくつかの実施形態では、放出される特徴は蛍光発光である。いくつかの実施形態では、特徴は蛍光発光の減衰である。
本明細書で説明されるデマルチプレクサ設計は、例えば、治療薬（標識又は非標識）、抗体（標識又は非標識）、毒素（標識又は非標識）、内毒素（標識又は非標識）、外毒素（標識又は非標識）、腫瘍マーカ、及び／又はこれらの組み合わせの検出を可能にする。種々の実施形態において、非標識生体分子は固有の蛍光を有する。
本明細書で説明されるシステムは、限定はされないがフラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）リボフラビン、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）リボフラビン、リポピグメント、内因性ポルフィリンを含む生体分子、並びに入射シグナルにおけるＮＡＤＨ及びＰＬＰ−ＧＡＤなどの分子の蛍光の検出を可能にする。
種々の実施形態において、治療薬は化学療法薬を含む。化学療法薬の例は、限定はされないが、アルブミン結合パクリタキセル（ｎａｂ−パクリタキセル）、アクチノマイシン（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｉｎ）、アリトレチノイン（Ａｌｉｔｒｅｔｉｎｏｉｎ）、オール・トランス型レチノイン酸（Ａｌｌ−ｔｒａｎｓ ｒｅｔｉｎｏｉｃ ａｃｉｄ）、アザシチジン（Ａｚａｃｉｔｉｄｉｎｅ）、アザチオプリン（Ａｚａｔｈｉｏｐｒｉｎｅ）、ベバシズマブ（Ｂｅｖａｃｉｚｕｍａｂ）、ベキサロテン（Ｂｅｘａｔｏｔｅｎｅ）、ブレオマイシン（Ｂｌｅｏｍｙｃｉｎ）、ボルテゾミブ（Ｂｏｒｔｅｚｏｍｉｂ）、カルボプラチン（Ｃａｒｂｏｐｌａｔｉｎ）、カペシタビン（Ｃａｐｅｃｉｔａｂｉｎｅ）、セツキシマブ（Ｃｅｔｕｘｉｍａｂ）、シスプラチン（Ｃｉｓｐｌａｔｉｎ）、クロラムブシル（Ｃｈｌｏｒａｍｂｕｃｉｌ）、シクロホスファミド（Ｃｙｃｌｏｐｈｏｓｐｈａｍｉｄｅ）、シタラビン（Ｃｙｔａｒａｂｉｎｅ）、ダウノルビシン（Ｄａｕｎｏｒｕｂｉｃｉｎ）、ドセタキセル（Ｄｏｃｅｔａｘｅｌ）、ドキシフルリジン（Ｄｏｘｉｆｌｕｒｉｄｉｎｅ）、ドキソルビシン（Ｄｏｘｏｒｕｂｉｃｉｎ）、エピルビシン（Ｅｐｉｒｕｂｉｃｉｎ）、エポチロン（Ｅｐｏｔｈｉｌｏｎｅ）、エルロチニブ（Ｅｒｌｏｔｉｎｉｂ）、エトポシド（Ｅｔｏｐｏｓｉｄｅ）、フルオロウラシル（Ｆｌｕｏｒｏｕｒａｃｉｌ）、ゲフィチニブ（Ｇｅｆｉｔｉｎｉｂ）、ゲムシタビン（Ｇｅｍｃｉｔａｂｉｎｅ）、ヒドロキシ尿素（Ｈｙｄｒｏｘｙｕｒｅａ）、イダルビシン（Ｉｄａｒｕｂｉｃｉｎ）、イマチニブ（Ｉｍａｔｉｎｉｂ）、イピリムマブ（Ｉｐｉｌｉｍｕｍａｂ）、イリノテカン（Ｉｒｉｎｏｔｅｃａｎ）、メクロレタミン（Ｍｅｃｈｌｏｒｅｔｈａｍｉｎｅ）、メルファラン（Ｍｅｌｐｈａｌａｎ）、メルカプトプリン（Ｍｅｒｃａｐｔｏｐｕｒｉｎｅ）、メトトレキサート（Ｍｅｔｈｏｔｒｅｘａｔｅ）、ミトザントロン（Ｍｉｔｏｘａｎｔｒｏｎｅ）、オクレリズマブ（Ｏｃｒｅｌｉｚｕｍａｂ）、オファツムマブ（Ｏｆａｔｕｍｕｍａｂ）、オキサリプラチン（Ｏｘａｌｉｐｌａｔｉｎ）、パクリタキセル（Ｐａｃｌｉｔａｘｅｌ）、パニツマブ（Ｐａｎｉｔｕｍａｂ）、ペメトレキセド（Ｐｅｍｅｔｒｅｘｅｄ）、リツキシマブ（Ｒｉｔｕｘｉｍａｂ）、タフルポシド（Ｔａｆｌｕｐｏｓｉｄｅ）、テニポシド（Ｔｅｎｉｐｏｓｉｄｅ）、チオグアニン（Ｔｉｏｇｕａｎｉｎｅ）、トポテカン（Ｔｏｐｏｔｅｃａｎ）、トレチノイン（Ｔｒｅｔｉｎｏｉｎ）、バルルビシン（Ｖａｌｒｕｂｉｃｉｎ）、ベムラフェニブ（Ｖｅｍｕｒａｆｅｎｉｂ）、ビンブラスチン（Ｖｉｎｂｌａｓｔｉｎｅ）、ビンクリスチン（Ｖｉｎｃｒｉｓｔｉｎｅ）、ビンデシン（Ｖｉｎｄｅｓｉｎｅ）、ビノレルビン（Ｖｉｎｏｒｅｌｂｉｎｅ）、ボリノスタット（Ｖｏｒｉｎｏｓｔａｔ）、ロミデプシン（Ｒｏｍｉｄｅｐｓｉｎ）、５−フルオロウラシル（５−ＦＵ）、６−メルカプトプリン（６−ＭＰ）、クラドリビン（Ｃｌａｄｒｉｂｉｎｅ）、クロファラビン（Ｃｌｏｆａｒａｂｉｎｅ）、フロクスウリジン（Ｆｌｏｘｕｒｉｄｉｎｅ）、フルダラビン（Ｆｌｕｄａｒａｂｉｎｅ）、ペントスタチン（Ｐｅｎｔｏｓｔａｔｉｎ）、マイトマイシン（Ｍｉｔｏｍｙｃｉｎ）、イキサベピロン（ｉｘａｂｅｐｉｌｏｎｅ）、エストラムスチン（Ｅｓｔｒａｍｕｓｔｉｎｅ）、又はこれらの組み合わせを含む。本明細書で説明されている様に、化学療法薬は、標識される又は標識されない場合がある（例えば、固有蛍光を有する薬剤）。いくつかの実施形態では、標識は蛍光標識である。治療薬を標識するために本明細書で説明されるシステム、装置、及び方法と共に用いられ得る蛍光標識の例は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、クルクミン、ローダミン（ローダミンＢ、ローダミン１２３、ローダミン６Ｇ、又はこれらの変種など）、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ルシフェリン、フルオレセイン、量子ドット、又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
種々の実施形態において、治療用抗体を含む抗体は、３Ｆ８、８Ｈ９、アバゴボマブ（Ａｂａｇｏｖｏｍａｂ）、アブシキシマブ（Ａｂｃｉｘｉｍａｂ）、アクトクスマブ（Ａｃｔｏｘｕｍａｂ）、アダリムマブ（Ａｄａｌｉｍｕｍａｂ）、アデカツムマブ（Ａｄｅｃａｔｕｍｕｍａｂ）、アデュカヌマブ（Ａｄｕｃａｎｕｍａｂ）、アフェリモマブ（Ａｆｅｌｉｍｏｍａｂ）、アフツズマブ（Ａｆｕｔｕｚｕｍａｂ）、アラシズマブ・ペゴル（Ａｌａｃｉｚｕｍａｂ ｐｅｇｏｌ）、ＡＬＤ５１８、アレムツズマブ（Ａｌｅｍｔｕｚｕｍａｂ）、アリロクマブ（Ａｌｉｒｏｃｕｍａｂ）、アルツモマブ・ペンテテート（Ａｌｔｕｍｏｍａｂ ｐｅｎｔｅｔａｔｅ）、アマツキシマブ（Ａｍａｔｕｘｉｍａｂ）、アナツモマブ・マフェナトクス（Ａｎａｔｕｍｏｍａｂ ｍａｆｅｎａｔｏｘ）、アニフロルマブ（Ａｎｉｆｒｏｌｕｍａｂ）、アンルキンズマブ（Ａｎｒｕｋｉｎｚｕｍａｂ）、アポリズマブ（Ａｐｏｌｉｚｕｍａｂ）、アルシツモマブ（Ａｒｃｉｔｕｍｏｍａｂ）、アセリズマブ（Ａｓｅｌｉｚｕｍａｂ）、アチヌマブ（Ａｔｉｎｕｍａｂ）、アトリズマブ（Ａｔｌｉｚｕｍａｂ）、アトロリムマブ（Ａｔｏｒｏｌｉｍｕｍａｂ）、バピニューズマブ（Ｂａｐｉｎｅｕｚｕｍａｂ）、バシリキシマブ（Ｂａｓｉｌｉｘｉｍａｂ）、バビツキシマブ（Ｂａｖｉｔｕｘｉｍａｂ）、ベクツモマブ（Ｂｅｃｔｕｍｏｍａｂ）、ベリムマブ（Ｂｅｌｉｍｕｍａｂ）、ベンラリズマブ（Ｂｅｎｒａｌｉｚｕｍａｂ）、ベルチリムマブ（Ｂｅｒｔｉｌｉｍｕｍａｂ）、ベシレソマブ（Ｂｅｓｉｌｅｓｏｍａｂ）、ベバシズマブ（Ｂｅｖａｃｉｚｕｍａｂ）、ベズロトクスマブ（Ｂｅｚｌｏｔｏｘｕｍａｂ）、ビシロマブ（Ｂｉｃｉｒｏｍａｂ）、ビマグルマブ（Ｂｉｍａｇｒｕｍａｂ）、ビバツズマブ・メルタンシン（Ｂｉｖａｔｕｚｕｍａｂ ｍｅｒｔａｎｓｉｎｅ）、ブリナツモマブ（Ｂｌｉｎａｔｕｍｏｍａｂ）、ブロソズマブ（Ｂｌｏｓｏｚｕｍａｂ）、ブレンツキシマブ・ベドチン（Ｂｒｅｎｔｕｘｉｍａｂ ｖｅｄｏｔｉｎ）、ブリアキヌマブ（Ｂｒｉａｋｉｎｕｍａｂ）、ブロダルマブ（Ｂｒｏｄａｌｕｍａｂ）、カナキヌマブ（Ｃａｎａｋｉｎｕｍａｂ）、カンツズマブ・メルタンシン（Ｃａｎｔｕｚｕｍａｂ ｍｅｒｔａｎｓｉｎｅ）、カンツズマブ・ラブタンシン（Ｃａｎｔｕｚｕｍａｂ ｒａｖｔａｎｓｉｎｅ）、カプラシズマブ（Ｃａｐｌａｃｉｚｕｍａｂ）、カプロマブ・ペンデチデ（Ｃａｐｒｏｍａｂ ｐｅｎｄｅｔｉｄｅ）、カルルマブ（Ｃａｒｌｕｍａｂ）、カツマキソマブ（Ｃａｔｕｍａｘｏｍａｂ）、ｃＢＲ９６−ドキソルビシン免疫複合体（ｃＢＲ９６−ｄｏｘｏｒｕｂｉｃｉｎ ｉｍｍｕｎｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ）、セデリズマブ（Ｃｅｄｅｌｉｚｕｍａｂ）、セルトリズマブ・ペゴル（Ｃｅｒｔｏｌｉｚｕｍａｂ ｐｅｇｏｌ）、セツキシマブ（Ｃｅｔｕｘｉｍａｂ）、シタツズマブ・ボガトクス（Ｃｉｔａｔｕｚｕｍａｂ ｂｏｇａｔｏｘ）、シクツムマブ（Ｃｉｘｕｔｕｍｕｍａｂ）、クラザキズマブ（Ｃｌａｚａｋｉｚｕｍａｂ）、クレノリキシマブ（Ｃｌｅｎｏｌｉｘｉｍａｂ）、クリバツズマブ・テトラキセタン（Ｃｌｉｖａｔｕｚｕｍａｂ ｔｅｔｒａｘｅｔａｎ）、コナツムマブ（Ｃｏｎａｔｕｍｕｍａｂ）、コンシズマブ（Ｃｏｎｃｉｚｕｍａｂ）、クレネズマブ（Ｃｒｅｎｅｚｕｍａｂ）、ダセツズマブ（Ｄａｃｅｔｕｚｕｍａｂ）、ダクリズマブ（Ｄａｃｌｉｚｕｍａｂ）、ダロツズマブ（Ｄａｌｏｔｕｚｕｍａｂ）、ダラツムマブ（Ｄａｒａｔｕｍｕｍａｂ）、デムシズマブ（Ｄｅｍｃｉｚｕｍａｂ）、デノスマブ（Ｄｅｎｏｓｕｍａｂ）、デツモマブ（Ｄｅｔｕｍｏｍａｂ）、ドルリモマブ・アリトクス（Ｄｏｒｌｉｍｏｍａｂ ａｒｉｔｏｘ）、ドロジツマブ（Ｄｒｏｚｉｔｕｍａｂ）、デュリゴツマブ（Ｄｕｌｉｇｏｔｕｍａｂ）、デュピルマブ（Ｄｕｐｉｌｕｍａｂ）、デュシジツマブ（Ｄｕｓｉｇｉｔｕｍａｂ）、エクロメキシマブ（Ｅｃｒｏｍｅｘｉｍａｂ）、エクリズマブ（Ｅｃｕｌｉｚｕｍａｂ）、エドバコマブ（Ｅｄｏｂａｃｏｍａｂ）、エドレコロマブ（Ｅｄｒｅｃｏｌｏｍａｂ）、エファリズマブ（Ｅｆａｌｉｚｕｍａｂ）、エフングマブ（Ｅｆｕｎｇｕｍａｂ）、エルデルマブ（Ｅｌｄｅｌｕｍａｂ）、エロツズマブ（Ｅｌｏｔｕｚｕｍａｂ）、エルシリモマブ（Ｅｌｓｉｌｉｍｏｍａｂ）、エナバツズマブ（Ｅｎａｖａｔｕｚｕｍａｂ）、エンリモマブ・ペゴル（Ｅｎｌｉｍｏｍａｂ ｐｅｇｏｌ）、エノキズマブ（Ｅｎｏｋｉｚｕｍａｂ）、エノチクマブ（Ｅｎｏｔｉｃｕｍａｂ）、エンシツキシマブ（Ｅｎｓｉｔｕｘｉｍａｂ）、エピツモマブ・シツキセタン（Ｅｐｉｔｕｍｏｍａｂ ｃｉｔｕｘｅｔａｎ）、エプラツズマブ（Ｅｐｒａｔｕｚｕｍａｂ）、エルリズマブ（Ｅｒｌｉｚｕｍａｂ）、エルツマキソマブ（Ｅｒｔｕｍａｘｏｍａｂ）、エタラシズマブ（Ｅｔａｒａｃｉｚｕｍａｂ）、エトロリズマブ（Ｅｔｒｏｌｉｚｕｍａｂ）、エボロクマブ（Ｅｖｏｌｏｃｕｍａｂ）、エクスビビルマブ（Ｅｘｂｉｖｉｒｕｍａｂ）、ファノレソマブ（Ｆａｎｏｌｅｓｏｍａｂ）、ファラリモマブ（Ｆａｒａｌｉｍｏｍａｂ）、ファルレツズマブ（Ｆａｒｌｅｔｕｚｕｍａｂ）、ファシヌマブ（Ｆａｓｉｎｕｍａｂ）、ＦＢＴＡ０５、フェルビズマブ（Ｆｅｌｖｉｚｕｍａｂ）、フェザキヌマブ（Ｆｅｚａｋｉｎｕｍａｂ）、フィクラツズマブ（Ｆｉｃｌａｔｕｚｕｍａｂ）、フィジツムマブ（Ｆｉｇｉｔｕｍｕｍａｂ）、フランボツマブ（Ｆｌａｎｖｏｔｕｍａｂ）、フォントリズマブ（Ｆｏｎｔｏｌｉｚｕｍａｂ）、フォラルマブ（Ｆｏｒａｌｕｍａｂ）、フォラビルマブ（Ｆｏｒａｖｉｒｕｍａｂ）、フレソリムマブ（Ｆｒｅｓｏｌｉｍｕｍａｂ）、フルラヌマブ（Ｆｕｌｒａｎｕｍａｂ）、フツキシマブ（Ｆｕｔｕｘｉｍａｂ）、ガリキシマブ（Ｇａｌｉｘｉｍａｂ）、ガニツマブ（Ｇａｎｉｔｕｍａｂ）、ガンテネルマブ（Ｇａｎｔｅｎｅｒｕｍａｂ）、ガビリモマブ（Ｇａｖｉｌｉｍｏｍａｂ）、ゲムツズマブ・オゾガマイシン（Ｇｅｍｔｕｚｕｍａｂ ｏｚｏｇａｍｉｃｉｎ）、ゲボキズマブ（Ｇｅｖｏｋｉｚｕｍａｂ）、ギレンツキシマブ（Ｇｉｒｅｎｔｕｘｉｍａｂ）、グレムバツムマブ・ベドチン（Ｇｌｅｍｂａｔｕｍｕｍａｂ ｖｅｄｏｔｉｎ）、ゴリムマブ（Ｇｏｌｉｍｕｍａｂ）、ゴミリキシマブ（Ｇｏｍｉｌｉｘｉｍａｂ）、グセルクマブ（Ｇｕｓｅｌｋｕｍａｂ）、イバリズマブ（Ｉｂａｌｉｚｕｍａｂ）、イブリツモマブ・チウキセタン（Ｉｂｒｉｔｕｍｏｍａｂ ｔｉｕｘｅｔａｎ）、イクルクマブ（Ｉｃｒｕｃｕｍａｂ）、イゴボマブ（Ｉｇｏｖｏｍａｂ）、ＩＭＡＢ３６２、イムシロマブ（Ｉｍｃｉｒｏｍａｂ）、イムガツズマブ（Ｉｍｇａｔｕｚｕｍａｂ）、インクラクマブ（Ｉｎｃｌａｃｕｍａｂ）、インダツキシマブ・ラブタンシン（Ｉｎｄａｔｕｘｉｍａｂ ｒａｖｔａｎｓｉｎｅ）、インフリキシマブ（Ｉｎｆｌｉｘｉｍａｂ）、イノリモマブ（Ｉｎｏｌｉｍｏｍａｂ）、イノツズマブ・オゾガマイシン（Ｉｎｏｔｕｚｕｍａｂ ｏｚｏｇａｍｉｃｉｎ）、インテツムマブ（Ｉｎｔｅｔｕｍｕｍａｂ）、イピリムマブ（Ｉｐｉｌｉｍｕｍａｂ）、イラツムマブ（Ｉｒａｔｕｍｕｍａｂ）、イトリズマブ（Ｉｔｏｌｉｚｕｍａｂ）、イキセキズマブ（Ｉｘｅｋｉｚｕｍａｂ）、ケリキシマブ（Ｋｅｌｉｘｉｍａｂ）、ラベツズマブ（Ｌａｂｅｔｕｚｕｍａｂ）、ラムブロリズマブ（Ｌａｍｂｒｏｌｉｚｕｍａｂ）、ラムパリズマブ（Ｌａｍｐａｌｉｚｕｍａｂ）、レブリキズマブ（Ｌｅｂｒｉｋｉｚｕｍａｂ）、レマレソマブ（Ｌｅｍａｌｅｓｏｍａｂ）、レルデリムマブ（Ｌｅｒｄｅｌｉｍｕｍａｂ）、レキサツムマブ（Ｌｅｘａｔｕｍｕｍａｂ）、リビビルマブ（Ｌｉｂｉｖｉｒｕｍａｂ）、リゲリズマブ（Ｌｉｇｅｌｉｚｕｍａｂ）、リンツズマブ（Ｌｉｎｔｕｚｕｍａｂ）、リリルマブ（Ｌｉｒｉｌｕｍａｂ）、ロデルシズマブ（Ｌｏｄｅｌｃｉｚｕｍａｂ）、ロルボツズマブ・メルタンシン（Ｌｏｒｖｏｔｕｚｕｍａｂ ｍｅｒｔａｎｓｉｎｅ）、ルカツムマブ（Ｌｕｃａｔｕｍｕｍａｂ）、ルミリキシマブ（Ｌｕｍｉｌｉｘｉｍａｂ）、マパツムマブ（Ｍａｐａｔｕｍｕｍａｂ）、マージツキシマブ（Ｍａｒｇｅｔｕｘｉｍａｂ）、マスリモマブ（Ｍａｓｌｉｍｏｍａｂ）、マツズマブ（Ｍａｔｕｚｕｍａｂ）、マブリリムマブ（Ｍａｖｒｉｌｉｍｕｍａｂ）、メポリズマブ（Ｍｅｐｏｌｉｚｕｍａｂ）、メテリムマブ（Ｍｅｔｅｌｉｍｕｍａｂ）、ミラツズマブ（Ｍｉｌａｔｕｚｕｍａｂ）、ミンレツモマブ、（Ｍｉｎｒｅｔｕｍｏｍａｂ）ミツモマブ（Ｍｉｔｕｍｏｍａｂ）、モガムリズマブ（Ｍｏｇａｍｕｌｉｚｕｍａｂ）、モロリムマブ（Ｍｏｒｏｌｉｍｕｍａｂ）、モタビズマブ（Ｍｏｔａｖｉｚｕｍａｂ）、モキセツモマブ・パスドトクス（Ｍｏｘｅｔｕｍｏｍａｂ ｐａｓｕｄｏｔｏｘ）、ムロモナブ−ＣＤ３（Ｍｕｒｏｍｏｎａｂ−ＣＤ３）、ナコロマブ・タフェナトクス（Ｎａｃｏｌｏｍａｂ ｔａｆｅｎａｔｏｘ）、ナミルマブ（Ｎａｍｉｌｕｍａｂ）、ナプツモマブ・エスタフェナトクス（Ｎａｐｔｕｍｏｍａｂ ｅｓｔａｆｅｎａｔｏｘ）、ナルナツマブ（Ｎａｒｎａｔｕｍａｂ）、ナタリズマブ（Ｎａｔａｌｉｚｕｍａｂ）、ネバクマブ（Ｎｅｂａｃｕｍａｂ）、ネシツムマブ（Ｎｅｃｉｔｕｍｕｍａｂ）、ネレリモマブ（Ｎｅｒｅｌｉｍｏｍａｂ）、ネスバクマブ（Ｎｅｓｖａｃｕｍａｂ）、ニモツズマブ（Ｎｉｍｏｔｕｚｕｍａｂ）、ニボルマブ（Ｎｉｖｏｌｕｍａｂ）、ノフェツモマブ・メルペンタン（Ｎｏｆｅｔｕｍｏｍａｂ ｍｅｒｐｅｎｔａｎ）、オカラツズマブ（Ｏｃａｒａｔｕｚｕｍａｂ）、オクレリズマブ（Ｏｃｒｅｌｉｚｕｍａｂ）、オデュリモマブ（Ｏｄｕｌｉｍｏｍａｂ）、オファツムマブ（Ｏｆａｔｕｍｕｍａｂ）、オララツマブ（Ｏｌａｒａｔｕｍａｂ）、オロキズマブ（Ｏｌｏｋｉｚｕｍａｂ）、オマリズマブ（Ｏｍａｌｉｚｕｍａｂ）、オナルツズマブ（Ｏｎａｒｔｕｚｕｍａｂ）、オンツキシズマブ（Ｏｎｔｕｘｉｚｕｍａｂ）、オポルツズマブ・モナトクス（Ｏｐｏｒｔｕｚｕｍａｂ ｍｏｎａｔｏｘ）、オレゴボマブ（Ｏｒｅｇｏｖｏｍａｂ）、オルチクマブ（Ｏｒｔｉｃｕｍａｂ）、オテリキシズマブ（Ｏｔｅｌｉｘｉｚｕｍａｂ）、オトレルツズマブ（Ｏｔｌｅｒｔｕｚｕｍａｂ）、オキセルマブ（Ｏｘｅｌｕｍａｂ）、オザネズマブ（Ｏｚａｎｅｚｕｍａｂ）、オゾラリズマブ（Ｏｚｏｒａｌｉｚｕｍａｂ）、パジバキシマブ（Ｐａｇｉｂａｘｉｍａｂ）、パリビズマブ（Ｐａｌｉｖｉｚｕｍａｂ）、パニツムマブ（Ｐａｎｉｔｕｍｕｍａｂ）、パンコマブ（Ｐａｎｋｏｍａｂ）、パノバクマブ（Ｐａｎｏｂａｃｕｍａｂ）、パルサツズマブ（Ｐａｒｓａｔｕｚｕｍａｂ）、パスコリズマブ（Ｐａｓｃｏｌｉｚｕｍａｂ）、パテクリズマブ（Ｐａｔｅｃｌｉｚｕｍａｂ）、パトリツマブ（Ｐａｔｒｉｔｕｍａｂ）、ペムツモマブ（Ｐｅｍｔｕｍｏｍａｂ）、ペラキズマブ（Ｐｅｒａｋｉｚｕｍａｂ）、ペルツズマブ（Ｐｅｒｔｕｚｕｍａｂ）、ペキセリズマブ（Ｐｅｘｅｌｉｚｕｍａｂ）、ピジリズマブ（Ｐｉｄｉｌｉｚｕｍａｂ）、ピナツズマブ・ベドチン（Ｐｉｎａｔｕｚｕｍａｂ ｖｅｄｏｔｉｎ）、ピンツモマブ（Ｐｉｎｔｕｍｏｍａｂ）、プラクルマブ（Ｐｌａｃｕｌｕｍａｂ）、ポラツズマブ・ベドチン（Ｐｏｌａｔｕｚｕｍａｂ ｖｅｄｏｔｉｎ）、ポネズマブ（Ｐｏｎｅｚｕｍａｂ）、プリリキシマブ（Ｐｒｉｌｉｘｉｍａｂ）、プリトキサキシマブ（Ｐｒｉｔｏｘａｘｉｍａｂ）、プリツムマブ（Ｐｒｉｔｕｍｕｍａｂ）、ＰＲＯ１４０、クイリズマブ（Ｑｕｉｌｉｚｕｍａｂ）、ラコツモマブ（Ｒａｃｏｔｕｍｏｍａｂ）、ラドレツマブ（Ｒａｄｒｅｔｕｍａｂ）、ラァフィビルマブ（Ｒａｆｉｖｉｒｕｍａｂ）、ラムシルマブ（Ｒａｍｕｃｉｒｕｍａｂ）、ラニビズマブ（Ｒａｎｉｂｉｚｕｍａｂ）、ラキシバクマブ（Ｒａｘｉｂａｃｕｍａｂ）、レガビルマブ（Ｒｅｇａｖｉｒｕｍａｂ）、レスリズマブ（Ｒｅｓｌｉｚｕｍａｂ）、リロツムマブ（Ｒｉｌｏｔｕｍｕｍａｂ）、リツキシマブ（Ｒｉｔｕｘｉｍａｂ）、ロバツムマブ（Ｒｏｂａｔｕｍｕｍａｂ）、ロレデュマブ（Ｒｏｌｅｄｕｍａｂ）、ロモ
ソズマブ（Ｒｏｍｏｓｏｚｕｍａｂ）、ロンタリズマブ（Ｒｏｎｔａｌｉｚｕｍａｂ）、ロベリズマブ（Ｒｏｖｅｌｉｚｕｍａｂ）、ルプリズマブ（Ｒｕｐｌｉｚｕｍａｂ）、サマリズマブ（Ｓａｍａｌｉｚｕｍａｂ）、サリルマブ（Ｓａｒｉｌｕｍａｂ）、サツモマブ・ペンデチデ（Ｓａｔｕｍｏｍａｂ ｐｅｎｄｅｔｉｄｅ）、セクキヌマブ（Ｓｅｃｕｋｉｎｕｍａｂ）、セリバンツマブ（Ｓｅｒｉｂａｎｔｕｍａｂ）、セトキサキシマブ（Ｓｅｔｏｘａｘｉｍａｂ）、セビルマブ（Ｓｅｖｉｒｕｍａｂ）、ＳＧＮ−ＣＤ１９Ａ、ＳＧＮ−ＣＤ３３Ａ、シブロツズマブ（Ｓｉｂｒｏｔｕｚｕｍａｂ）、シファリムマブ（Ｓｉｆａｌｉｍｕｍａｂ）、シルツキシマブ（Ｓｉｌｔｕｘｉｍａｂ）、シムツズマブ（Ｓｉｍｔｕｚｕｍａｂ）、シプリズマブ（Ｓｉｐｌｉｚｕｍａｂ）、シルクマブ（Ｓｉｒｕｋｕｍａｂ）、ソラネズマブ（Ｓｏｌａｎｅｚｕｍａｂ）、ソリトマブ（Ｓｏｌｉｔｏｍａｂ）、ソネプシズマブ（Ｓｏｎｅｐｃｉｚｕｍａｂ）、ソンツズマブ（Ｓｏｎｔｕｚｕｍａｂ）、スタムルマブ（Ｓｔａｍｕｌｕｍａｂ）、スレソマブ（Ｓｕｌｅｓｏｍａｂ）、スビズマブ（Ｓｕｖｉｚｕｍａｂ）、タバルマブ（Ｔａｂａｌｕｍａｂ）、タカツズマブ・テトラキセタン（Ｔａｃａｔｕｚｕｍａｂ ｔｅｔｒａｘｅｔａｎ）、タドシズマブ（Ｔａｄｏｃｉｚｕｍａｂ）、タリズマブ（Ｔａｌｉｚｕｍａｂ）、タネズマブ（Ｔａｎｅｚｕｍａｂ）、タプリツモマブ・パプトクス（Ｔａｐｌｉｔｕｍｏｍａｂ ｐａｐｔｏｘ）、テフィバズマブ（Ｔｅｆｉｂａｚｕｍａｂ）、テリモマブ・アリトクス（Ｔｅｌｉｍｏｍａｂ ａｒｉｔｏｘ）、テナツモマブ（Ｔｅｎａｔｕｍｏｍａｂ）、テネリキシマブ（Ｔｅｎｅｌｉｘｉｍａｂ）、テプリズマブ（Ｔｅｐｌｉｚｕｍａｂ）、テプロツムマブ（Ｔｅｐｒｏｔｕｍｕｍａｂ）、ＴＧＮ１４１２、チシリムマブ（トレメリムマブ）（Ｔｉｃｉｌｉｍｕｍａｂ（ｔｒｅｍｅｌｉｍｕｍａｂ））、チガツズマブ（Ｔｉｇａｔｕｚｕｍａｂ）、チルドラキズマブ（Ｔｉｌｄｒａｋｉｚｕｍａｂ）、ＴＮＸ−６５０、トシリズマブ（アトリズマブ）（Ｔｏｃｉｌｉｚｕｍａｂ（ａｔｌｉｚｕｍａｂ））、トラリズマブ（Ｔｏｒａｌｉｚｕｍａｂ）、トシツモマブ（Ｔｏｓｉｔｕｍｏｍａｂ）、トベツマブ（Ｔｏｖｅｔｕｍａｂ）、トラロキヌマブ（Ｔｒａｌｏｋｉｎｕｍａｂ）、トラスツズマブ（Ｔｒａｓｔｕｚｕｍａｂ）、ＴＲＢＳ０７、トレガリズマブ（Ｔｒｅｇａｌｉｚｕｍａｂ）、トレメリムマブ（Ｔｒｅｍｅｌｉｍｕｍａｂ）、ツコツズマブ・セルモロイキン（Ｔｕｃｏｔｕｚｕｍａｂ ｃｅｌｍｏｌｅｕｋｉｎ）、ツビルマブ（Ｔｕｖｉｒｕｍａｂ）、ウブリツキシマブ（Ｕｂｌｉｔｕｘｉｍａｂ）、ウレルマブ（Ｕｒｅｌｕｍａｂ）、ウルトキサズマブ（Ｕｒｔｏｘａｚｕｍａｂ）、ウステキヌマブ（Ｕｓｔｅｋｉｎｕｍａｂ）、バンチクツマブ（Ｖａｎｔｉｃｔｕｍａｂ）、バパリキシマブ（Ｖａｐａｌｉｘｉｍａｂ）、バテリズマブ（Ｖａｔｅｌｉｚｕｍａｂ）、ベドリズマブ（Ｖｅｄｏｌｉｚｕｍａｂ）、ベルツズマブ（Ｖｅｌｔｕｚｕｍａｂ）、ベパリモマブ（Ｖｅｐａｌｉｍｏｍａｂ）、ベセンクマブ（Ｖｅｓｅｎｃｕｍａｂ）、ビシリズマブ（Ｖｉｓｉｌｉｚｕｍａｂ）、ボロシキシマブ（Ｖｏｌｏｃｉｘｉｍａｂ）、ボルセツズマブ・マフォドチン（Ｖｏｒｓｅｔｕｚｕｍａｂ ｍａｆｏｄｏｔｉｎ）、ボツムマブ（Ｖｏｔｕｍｕｍａｂ）、ザルツムマブ（Ｚａｌｕｔｕｍｕｍａｂ）、ザノリムマブ（Ｚａｎｏｌｉｍｕｍａｂ）、ザツキシマブ（Ｚａｔｕｘｉｍａｂ）、ジラリムマブ（Ｚｉｒａｌｉｍｕｍａｂ）、ゾリモマブ・アリトクス（Ｚｏｌｉｍｏｍａｂ ａｒｉｔｏｘ）を含むがこれらに限定されない。本明細書で説明されている様に、抗体は、標識される又は標識されない場合がある。いくつかの実施形態では、標識は蛍光標識である。治療薬を標識するために本明細書で説明されるシステム、装置、及び方法と共に用いられ得る蛍光標識の例は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、クルクミン、ローダミン（ローダミンＢ、ローダミン１２３、ローダミン６Ｇ、又はこれらの変種など）、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ルシフェリン、フルオレセイン、量子ドット、又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
種々の実施形態において、毒素は、α毒素、炭疽菌毒素、細菌毒素、ジフテリア毒素、外毒素、百日咳毒素、志賀毒素、志賀様毒素、耐熱性エンテロトキシン、チャネル形成毒素、マイコトキシン、コレラ毒素、サソリ毒、クロロトキシン、及び／又は破傷風毒素を含むがこれらに限定されない。本明細書で説明されている様に、毒素は、標識される又は標識されない場合がある。いくつかの実施形態では、標識は蛍光標識である。治療薬を標識するために本明細書で説明されるシステム、装置、及び方法と共に用いられ得る蛍光標識の例は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、クルクミン、ローダミン（ローダミンＢ、ローダミン１２３、ローダミン６Ｇ、又はこれらの変種など）、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ルシフェリン、フルオレセイン、量子ドット、又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
いくつかの実施形態では、タンパク質（例えば、細胞表面タンパク質）は、本明細書で説明されるシステムを用いて検出されてもよい。いくつかの実施形態では、タンパク質は、細胞表面マーカに結合される抗体（例えば、標識又は非標識抗体）を用いて検出されてもよい。いくつかの実施形態では、タンパク質は、関心あるタンパク質に結合するｓｉＲＮＡ（例えば、標識又は非標識ｓｉＲＮＡ）を用いて検出されてもよい。本明細書で説明されるシステムを用いて検出され得るタンパク質の例は、４−１ＢＢ、５Ｔ４、腺癌抗原、アルファ−フェトプロテイン、アネキシン（例えば、アネキシンＡ１、Ａ２、Ａ５）、ＢＡＦＦ、Ｂ−リンパ腫細胞、Ｃ２４２抗原、ＣＡ−１２５、カルボニックアンヒドラーゼ９（ＣＡ−ＩＸ）、Ｃ−ＭＥＴ、ＣＣＲ４、ＣＤ１５２、ＣＤ１９、ＣＤ２０、ＣＤ２００、ＣＤ２２、ＣＤ２２１、ＣＤ２３（ＩｇＥ受容体）、ＣＤ２８、ＣＤ３０（ＴＮＦＲＳＦ８）、ＣＤ３３、ＣＤ４、ＣＤ４０、ＣＤ４４ ｖ６、ＣＤ５１、ＣＤ５２、ＣＤ５６、ＣＤ７４、ＣＤ８０、ＣＥＡ、ＣＮＴＯ８８８、ＣＴＬＡ−４、ＤＲ５、ＥＧＦＲ、ＥｐＣＡＭ、ＣＤ３、ＦＡＰ、フィブロネクチンエクストラドメイン−Ｂ、葉酸受容体１、ＧＤ２、ＧＤ３ガングリオシド、グリコプロテイン７５、ＧＰＮＭＢ、ＨＥＲ２／ｎｅｕ、ＨＧＦ、ヒト散乱因子（ｈｕｍａｎ ｓｃａｔｔｅｒ ｆａｃｔｏｒ）受容体キナーゼ、ＩＧＦ−１受容体、ＩＧＦ−Ｉ、ＩｇＧ１、Ｌ１−ＣＡＭ、ＩＬ−１３、ＩＬ−６、インスリン様成長因子Ｉ受容体、インテグリンα５β１、インテグリンαｖβ３、ＭＯＲＡｂ−００９、ＭＳ４Ａ１、ＭＵＣ１、ムチンＣａｎＡｇ、Ｎ−グリコリルノイラミン酸、ＮＰＣ−１Ｃ、ＰＤＧＦ−Ｒ α、ＰＤＬ１９２、ホスファチジルセリン、前立腺癌細胞、ＲＡＮＫＬ、ＲＯＮ、ＲＯＲ１、ＳＣＨ９００１０５、ＳＤＣ１、ＳＬＡＭＦ７、ＴＡＧ−７２、テネイシンＣ、ＴＧＦベータ２、ＴＧＦ−β、ＴＲＡＩＬ−Ｒ１、ＴＲＡＩＬ−Ｒ２、腫瘍抗原ＣＴＡＡ１６．８８、ＶＥＧＦ−Ａ、ＶＥＧＦＲ−１、ＶＥＧＦＲ２、又はビメンチンを含むがこれらに限定されない。さらなる例は、ＡＯＣ３（ＶＡＰ−１）、ＣＡＭ−３００１、ＣＣＬ１１（エオタキシン−１）、ＣＤ１２５、ＣＤ１４７（ベイシジン）、ＣＤ１５４（ＣＤ４０Ｌ）、ＣＤ２、ＣＤ２０、ＣＤ２３（ＩｇＥ受容体）、ＣＤ２５（ＩＬ−２受容体のα鎖）、ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ５、ＩＦＮ−α、ＩＦＮ−γ、ＩｇＥ、ＩｇＥ Ｆｃ領域、ＩＬ−１、ＩＬ−１２、ＩＬ−２３、ＩＬ−１３、ＩＬ−１７、ＩＬ−１７Ａ、ＩＬ−２２、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−６受容体、インテグリンα４、インテグリンα４β７、ラマグラマ（Ｌａｍａ ｇｌａｍａ）、ＬＦＡ−１（ＣＤ１１ａ）、ＭＥＤＩ−５２８、ミオスタチン、ＯＸ−４０、ｒｈｕＭＡｂ β７、スクレロスシン（ｓｃｌｅｒｏｓｃｉｎ）、ＳＯＳＴ、ＴＧＦベータ１、ＴＮＦ−α、ＶＥＧＦ−Ａ、ベータアミロイド、ＭＡＢＴ５１０２Ａ、Ｌ−１β、ＣＤ３、Ｃ５、心筋ミオシン、ＣＤ４１（インテグリンα−ＩＩｂ）、フィブリンＩＩ、ベータ鎖、ＩＴＧＢ２（ＣＤ１８）、スフィンゴシン−１−リン酸、炭疽菌毒素、ＣＣＲ５、ＣＤ４、クランピング因子Ａ、サイトメガロウイルス、サイトメガロウイルスグリコプロテインＢ、内毒素、大腸菌タンパク質、Ｂ型肝炎表面抗原、Ｂ型肝炎ウイルス、ＨＩＶ−１、Ｈｓｐ９０、インフルエンザＡ血球凝集素、リポタイコ酸、緑膿菌、狂犬病ウイルスグリコプロテイン、呼吸器合胞体ウイルス、ＴＮＦ−α、ルイスＹ及びＣＥＡ抗原、Ｔａｇ７２、葉酸結合タンパク質、又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、タンパク質は標識される。いくつかの実施形態では、標識は蛍光標識である。治療薬を標識するために本明細書で説明されるシステム、装置、及び方法と共に用いられ得る蛍光標識の例は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、クルクミン、ローダミン（ローダミンＢ、ローダミン１２３、ローダミン６Ｇ、又はこれらの変種など）、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ルシフェリン、フルオレセイン、量子ドット、又はこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。
方法
励起波長とデマクサの波長分割ビーム分割装置との組み合わせに基づいて、種々の分子の蛍光が分析される場合がある（図４）。例えば、波長３５０ｎｍでのサンプルの励起とデマクサの適切な波長分割ビーム分割装置により、限定はされないがＰＬＧ−ＧＡＤ（ピリドキサル−５'−リン酸（ＰＬＰ）グルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＧＡＤ））、結合ＮＡＤＨ、及び遊離ＮＡＤＨを含む生体分子の蛍光が分析される場合がある。すなわち、波長４４０ｎｍでのサンプルの励起とデマクサの適切な波長分割ビーム分割装置で、ＦＡＤ（フラビンアデニンジヌクレオチド）、ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチド）、及びポルフィリンなどの生体分子の蛍光を分析することができる。
本発明は、本明細書で説明されるＴＲＬＩＦＳシステムを用いて、それを必要とする対象の損傷後の組織生存性を判定するための方法を提供する。この方法は、生体分子から放出される蛍光（例えば、ＮＡＤＨ酸化還元状態）を測定するために本明細書で説明されるシステムを用いることを含み、蛍光シグナルの変化は組織生存性を示す。いくつかの実施形態では、生体分子の蛍光シグナルの変化は、対照（正常な）対象と比較しての対象の生体分子からの蛍光シグナルの増加である。いくつかの実施形態では、生体分子の蛍光シグナルの変化は、対照（正常な）対象と比較しての対象の生体分子からの蛍光シグナルの減少である。一実施形態では、ＮＡＤＨ酸化還元状態の変化は組織生存性を示す。一実施形態では、対象のＮＡＤＨ蛍光の増加は、ＮＡＤＨの蓄積及び低い組織生存性を示す。
本発明はまた、本明細書で説明されるシステムを用いて、それを必要とする対象の細胞代謝をモニタリングするための方法を提供する。この方法は、生体分子から放出される蛍光（例えば、ＮＡＤＨ酸化還元状態）を測定するために本明細書で説明されるＴＲＬＩＦＳシステムを用いることを含み、蛍光シグナルの変化は細胞代謝を示す。いくつかの実施形態では、生体分子の蛍光シグナルの変化は、対照（正常な）対象と比較しての対象の生体分子からの蛍光シグナルの増加である。いくつかの実施形態では、生体分子の蛍光シグナルの変化は、対照（正常な）対象と比較しての対象の生体分子からの蛍光シグナルの減少である。一実施形態では、ＮＡＤＨ蛍光は、細胞代謝をモニタリングするのに用いられてもよい。細胞代謝は、連続的に又は定期的にモニタリングされてもよい。種々の実施形態において、細胞代謝の連続モニタリングは、例えば、虚血状態での細胞の生存性及び脆弱性、細胞代謝に対する薬剤の効果（例えば、薬剤開発中又は治療濃度域を最適化するため）の評価、及び／又は細胞の代謝状態を判断するためのｐＨレベルと酸素レベルの同時モニタリングを可能にする。
本明細書で説明されている様に、本発明はまた、本明細書で説明されるＴＲＬＩＦＳシステムを用いて腫瘍を検出するための方法を提供する。
実施例１
細胞代謝の連続モニタリング
本明細書で説明されるシステムは、酸素欠乏、神経保護薬の影響などに対応する代謝状態の変化を判断するべく非常に細かいスケールでのＮＡＤＨレベルの変化の連続モニタリングを可能にする（図１及び図５）。
ニコチンアミドアデノシンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）は、好気性呼吸でのＡＴＰ産生に関する酸化還元反応に関係する。ＮＡＤＨは、解糖及びクエン酸（ＴＣＡ）サイクル中にミトコンドリアで産生される。ＮＡＤＨは、ミトコンドリア膜でＮＡＤ＋に酸化されてこのプロセスにおいてＡＴＰを産生する。このプロセスは、限定はされないが卒中に起因する虚血を含む状態では中断される。低酸素状態では、細胞内のＮＡＤＨ蓄積と持続的な酸素欠乏が、結果的に細胞死を引き起こし、ＮＡＤＨの完全な分解につながる場合がある。ＮＡＤＨレベルのこれらの変動は、虚血状態での細胞の生存性及び脆弱性の評価を可能にする。ＮＡＤＨレベルの変動は、ＮＡＤＨからの蛍光発光を測定することによって評価されてもよい。ＮＡＤ＋とＮＡＤＨとの両方は、ＵＶスペクトルでの強い吸収を有するが、それらは蛍光特徴が異なる。ＮＡＤＨは、遊離状態対その結合状態（シトクロムへの）に応じて波長４４０／４６０ｎｍ付近の紫／青色バンドにおいて強い蛍光を呈する。この蛍光のリアルタイムの測定は、ＮＡＤＨレベルの変化のモニタリング、ＮＡＤＨの代謝状態の評価、これにより、細胞代謝のモニタリングを可能にする。
組織を励起するために、４００ｐｓのパルス幅（ＦＷＨＭ）で１ＫＨｚで作動する、波長３５０ｎｍで放出するＱスイッチＮｄ：ＹａＧレーザ（Ｔｅｅｍ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＰＮＶＭ０２５１０）を使用した。パルスあたりの全エネルギーは５μＪを越えず、ＮＡＤＨの光退色を防いだ。励起光は、特注の三つ叉に分岐している光プローブを用いて組織に送達された。プローブは、励起光の送達用の６００ミクロン中央ファイバが、蛍光を集光するために１２本の２００ミクロンファイバで取り囲まれたものであった（図３）。１２本の集光ファイバからの一つおきのファイバが一緒に束ねられて２つのチャネルを形成した。１つの集光チャネル／バンドルが１００ｍｓごとに蛍光スペクトルを測定する分光計（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｙａ）に接続され、他のチャネル／バンドルがビームスプリッタ（デマルチプレクサ）に接続された。ビームスプリッタは波長４５２ｎｍで有意に遊離蛍光と結合蛍光を分離し、これはＭＣＰ−ＰＭＴと分光計との両方で記録された。
ＯＲで動物を屠殺した後でウサギ脳を取り出し、低温の酸素を豊富に含むクレベリンゲル液中で実験室に輸送した。皮質を分離し、組織の生存を保つために９５％のＯ２と５％のＣＯ２との混合ガスを連続的にバブリングしている状態のクレベリンゲル液に入れた。プローブを、図５に示すように蛍光を記録するために組織上に調整した。組織からの蛍光が平衡化され、横ばいになるまで、ベースラインＮＡＤＨ（結合及び遊離）を記録した。およそ３０分後に、ミトコンドリア中のシトクロムへのＮＡＤＨの結合を阻止する計量された分量の５０ｎＭのロテノンを加えた。さらなる濃度のロテノンを１０分ごとに加えた。
ウサギ脳組織に対するロテノンの種々の濃度の影響を記録した（図６）。結果は、遊離ＮＡＤＨと結合ＮＡＤＨとの両方の濃度をリアルタイムでマッピングし（〜１００ｍｓ毎）、外部刺激への応答を記録することができることを示した。図６は、２時間以上の時間にわたるＮＡＤＨ蛍光レベルの連続プロットを示す。濃度５０ｎＭのロテノンを溶液に加えると、ＮＡＤＨの消費及びその後の蓄積の阻止に起因して予想通りにＮＡＤＨレベルの増加が観察された。ロテノンの濃度が増加するのに伴い、ＮＡＤＨ蛍光が予想通りに増加した。８０分間で、液体を通して連続的にバブリングされていたガスが止められ、次いで、再開されて、組織におけるＮＡＤＨの蓄積に対する低酸素症の影響と、酸素供給が復旧した後のその後続する消費の評価を可能にした。これは、本明細書で説明されるＴＲＬＩＦＳシステムが代謝状態をリアルタイムでモニタリングできることを実証した。
実施例２
損傷後の組織生存性の判定
虚血性脳卒中後の脳の広い面積にわたってＮＡＤＨレベルを記録することは、酸素の欠如によりショック状態にあるかもしれないがアポトーシスされなかった、したがって救出できる、生存可能な細胞の数の評価を可能にする。これらの細胞は半影帯として知られる領域の大半をなし、卒中処置の重要な目標は、できるだけ多くのニューロンを救出しつつ半影帯のサイズを減らすことである。半影帯領域全体にわたるＮＡＤＨのモニタリングは、このために設計された種々の介入の効果の評価を可能にする。
組織を励起するために、４００ｐｓのパルス幅（ＦＷＨＭ）で１ＫＨｚで作動する、波長３５０ｎｍで放出するＱスイッチＮｄ：ＹａＧレーザ（Ｔｅｅｍ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＰＮＶＭ０２５１０）を使用した。パルスあたりの全エネルギーは５μＪを越えず、ＮＡＤＨの光退色を防いだ。励起光は、特注の三つ叉に分岐している光プローブを用いて組織に送達された。プローブは、励起光の送達用の６００ミクロン中央ファイバが、蛍光を集光するために１２本の２００ミクロンファイバで取り囲まれたものであった。１２本の集光ファイバからの一つおきのファイバが一緒に束ねられて２つのチャネルを形成した。１つの集光チャネル／バンドルが１００ｍｓごとに蛍光スペクトルを測定する分光計（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｙａ）に接続され、他のチャネル／バンドルがビームスプリッタ（デマルチプレクサ）に接続された。
脳の動脈に凝血塊を注入することによってウサギ脳に卒中が引き起こされた、ウサギ脳卒中モデルを用いた。ウサギは、神経系の損傷をテストした後で屠殺した。脳を取り出し、低温Ｏ２飽和クレベリンゲル液中で実験室に輸送した。実験室で、梗塞を生じた皮質を脳の残りから分離し、９５％のＯ２と５％のＣＯ２との混合ガスをバブリングしている状態のクレベリンゲル液に入れた。皮質の縁からの単一の読取値を記録し、プローブを図７に示すように皮質の表面の上で動かした。組織サンプルから蛍光強度を記録した。組織サンプルをＴＴＣ（２，３，５−トリフェニルテトラゾリウム）の溶液に浸し、次いで、生存可能な細胞に吸収されたとき、その細胞が赤くなった。ＴＴＣは、現在のところ、細胞の生存性をテストするための最も基準になる検査である。ＴＴＣにより染色された組織を記録した蛍光強度と比較した。
健康な組織（図７の赤色に染まった領域）から死んだ組織（図７の染まっていない領域）へのＮＡＤＨ自己蛍光の滑らかな勾配が観察された。ＴＴＣ染色で見られるように、生存可能な脳組織から死んでいる脳組織への急激な変化ではなく、蛍光強度（図７）は徐々に変化し、死んでいると示された領域における生存可能な細胞の存在を示すことも注目された。
実施例３
血漿中の薬剤／代謝産物レベルを判定するための蛍光の使用
いくつかの抗がん剤は、高い投与量で有毒であり、より低い投与量でそれらの有効性を失う。薬剤が最も効果的である薬剤のこの最適血漿濃度（治療濃度域）は、身長、体重、代謝、及び民族の多様性に起因して患者間で異なる。これらの多様性があるにもかかわらず、現在のところ、薬剤投与量は、患者の体重及び標準化された薬物動態プロファイルに基づいて計算される。血漿薬剤レベルを判定する迅速かつ低価格な方法は、個々の患者の投与量の最適化を可能にする。薬剤の血漿レベルは、蛍光分光法を用いて検出されてもよい。メトトレキサートなどの抗がん剤のうちのいくつかは蛍光特性を有することが知られている。本明細書で、出願人らは、本明細書で説明されるＴＲＬＩＦＳシステムを用いて、寒天（図８）中のメトトレキサート（ＭＴＸ）の濃度を変化させることが、結果的にＭＴＸの蛍光の対応する変化を生じたことを示した。
寒天ゲルを励起するために、４００ｐｓのパルス幅（ＦＷＨＭ）で１ＫＨｚで作動する、波長３５０ｎｍで放出するＱスイッチＮｄ：ＹａＧレーザ（Ｔｅｅｍ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＰＮＶＭ０２５１０）を使用した。パルスあたりの全エネルギーは、ＮＡＤＨの光退色を防ぐ５μＪを越えなかった。励起光は、特注の三つ叉に分岐している光プローブを用いてゲルに送達された。プローブは、励起光の送達用の６００ミクロン中央ファイバが、蛍光を集光するために１２本の２００ミクロンファイバで取り囲まれたものであった。１２本の集光ファイバからの一つおきのファイバが一緒に束ねられて２つのチャネルを形成した。１つの集光チャネル／バンドルが１００ｍｓごとに蛍光スペクトルを測定する分光計（Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｍａｙａ）につながり、他のチャネル／バンドルがビームスプリッタ（デマルチプレクサ）に接続された。
寒天ゲル中でＭＴＸのシリアル希釈（２５μｇ／ｍｌから２５ｎｇ／ｍｌへ）を調製した。ＵＶ光に曝されたときのＭＴＸは、さらなる蛍光型に変換される。ＵＶ光に曝されると、蛍光型が蓄積する。蛍光型を検出するために、飽和レベルに達するまで低蛍光型から蛍光型への変換を生じさせた。最終的な蛍光強度を記録し、濃度と比較した。２０分のＵＶ露光後のＭＴＸの蛍光強度は、図９に示すように寒天ゲル中のＭＴＸの濃度の良好な指標である。
実施例４
腫瘍の検出
レーザ誘起蛍光分光法（ＬＩＦＳ）は、インビボ診断のための有望な新しい付加的な技術を表す。蛍光分光法は、組織内の内因性フルオロフォア（標識なし）を励起し、発光を記録することに関係する。蛍光分光法は、定常状態又は時間分解蛍光分光法の２通りで採用される。時間分解測定は、蛍光強度の減衰を寿命の観点から分解し、したがって、蛍光強度の減衰の基礎となる動態についてのさらなる情報を提供する。時間分解測定はまた、蛍光強度に影響する場合がある組織内因性フルオロフォア（例えば血液）による吸収、光退色、又は任意の他の状態などの因子から独立している。別個の蛍光分子の弛緩動態の差異を反映する蛍光減衰特徴を測定することによって、時間分解測定は、重なるスペクトルを分解する能力を有し、蛍光測定の特異性を向上させる。
出願人は、患者において、本明細書で説明されるＴＲ−ＬＩＦＳシステムが、手術中に神経膠腫（高グレードと低グレードとの両方）を周囲の正常な脳組織から区別することができることを示す。この研究は、手術中に神経外科医−神経病理医チームが腫瘍と正常な脳とを迅速に見分ける能力を高めるためのＴＲ−ＬＩＦＳの可能性を確立するためである。
機器装備：スペクトル分解される蛍光寿命測定を可能にする機器構成で実験を行った。装置の光学系及び電子機器回路のレイアウトの概略が図１に示される。簡単にいえば、これは、ａ）励起光源として使用したパルスＱスイッチＮｄ：ＹａＧレーザ（Ｔｅｅｍ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、モデルＴｅｅｍ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ＰＮＶＭ０２５１０、λ＝３５０ｎｍ、パルス幅＝４００ｐｓ ＦＷＨＭ、パルスレート＝１ＫＨｚ）、ｂ）特注の滅菌可能な三つ叉に分岐している光ファイバプローブ（ニュージャージー州、Ｆｉｂｅｒｇｕｉｄｅ）、ｃ）随意的な高速前置増幅器（英国Ｐｈｏｔｅｋ製、モデルＰＡ２００−１０、２ＧＨｚ）を伴うゲートマルチチャンネルプレート光電子増倍管（ＭＣＰ−ＰＭＴ、英国Ｐｈｏｔｅｋ製、モデル２１０、立ち上がり時間＝８０ｐｓ）、ｅ）デジタイザ（ＡＤＱ−１０８、ＳＰＤｅｖｉｃｅｓ、Ｓｖｅｄｅｎ、７Ｇサンプル／秒）、及びｆ）ラップトップコンピュータ、ｇ）図１に示す特注のデマクサ及び周辺電子装置、からなるものであった。機器は、個々のデバイスを収納するように内部が改造された標準内視鏡カート（７０×７０×１５０ｃｍ３）に収容されているので移動することができた。高電圧供給源及び前置増幅器電源などの使用される電子装置からのノイズレベルを確実に非常に低くするために、すべての機器は、医療グレードの絶縁トランス（Ｔｏｒｏｉｄ（登録商標） ＩＳＢ−１７０Ａ）を用いて主電源から遮蔽される。
送達カテーテル：特注の二叉に分岐している滅菌可能なプローブで光の送達及び集光を行った。プローブは、開口数（ＮＡ）０．１１のノンソラライジング（ｎｏｎ−ｓｏｌａｒｉｚｉｎｇ）シリカ／シリカステップインデックス型ファイバからなるものであった（ニュージャージー州ニュージャージー、Ｆｉｂｅｒｇｕｉｄｅ）。これは、１２本のコア直径２００μｍのファイバの集光リングによって取り囲まれるコア直径６００μｍの中央励起ファイバを有するものであった。すべての集光ファイバを一緒に束ね、組み合わせて、単一の６００ミクロンのファイバにした。励起ファイバと集光ファイバとの中心間分離は４８０μｍであった。プローブは、剛性ステンレス鋼管からなる７ｃｍの遠位部以外は、その全長（３メートル）にわたって可撓性であった。これは、プローブの設置及び顕微操作を容易にした。両側部に２つのスリットを有するスペーサをプローブの遠位端の前に追加した。これは、組織から一定の距離を保ちつつプローブが組織と接触することを可能にした。スペーサ上の２つのスリットは、外科医がクリアな視界を維持するために吸引管を適用することを可能にした。レーザ光は、標準ＳＭＡコネクタでプローブの照射チャネルに連結され、一方、集光チャネルの遠位端は、分光器への連結を容易にするために直線形に形成された。組織の励起後に、放出された蛍光を収集し、バンドル１によってデマクサの入口スリットに誘導し、バンドル２を介して分光計に誘導した。次いで、シグナルをＭＣＰ−ＰＭＴによって検出し、高速前置増幅器によって増幅し、最終的にデジタルオシロスコープによって８ビット分解能でデジタル化した。システムの全時間分解能はおよそ１５０ｐｓであった。
光ファイバプローブは、前述のようにプローブの集光効率を最適化するために、かつ、プローブを組織の上で安定させるために、スペーサの助けにより、露出された脳組織試験片の３ｍｍ上に位置決めした。各サンプルの時間分解発光を、７つの別個の波長域（３５５（＜３６５ｎｍ））、３６５〜４１０ｎｍ、４１５〜４５０ｎｍ、４５０〜４９０ｎｍ、５００〜５６０ｎｍ、５６０〜６００ｎｍ、及び＞６００ｎｍ）スペクトル範囲で記録した。サンプルを励起するためのレーザの（ファイバの先端での）エネルギー出力は５．０μＪ／パルスに調整した。分光分析後に、正確な部位での組織の生検を行い、病理学検査に送った。
各生検サンプルを１０％緩衝ホルマリン中に固定した。組織サンプルをスライド上に固定し、Ｈ＆Ｅで染色した。すべての生検試験片は、病理学者によって調べられ、元の蛍光分光法測定結果と相互に関連付けられた。組織学的に、神経膠腫は、ＷＨＯのグレード分けに基づいて、低グレード：乏突起膠腫、オリゴデンドロアストロサイトーマ、びまん性星細胞腫（ＷＨＯグレードＩＩ）、中グレード：退形成性星細胞腫（ＷＨＯグレードＩＩＩ）、及び高グレード：退形成性乏突起膠腫、退形成性乏突起星細胞腫、及び多形性膠芽腫（グレードＩＩＩ〜ＩＶ）に分類された。この研究での分光学的分類の目的上、神経膠腫は、低グレード神経膠腫（ＬＧＧ）（グレードＩ及びＩＩ）及び高グレード神経膠腫（ＨＧＧ）（グレードＩＩＩ及びＩＶ）としてグループ分けされた。
ＴＲ−ＬＩＦＳデータ分析：ＴＲ−ＬＩＦＳとの関連で、固有蛍光インパルス応答関数（ＩＲＦ）、ｈ（ｎ）は、蛍光減衰の真の動態を説明する。ＩＲＦは、測定された蛍光過渡応答からの測定された入力レーザパルスの数値逆重畳によって回収された。逆重畳のためにラゲール展開技術を用いた。ラゲール展開技術は、一連の理由のために、より従来型の多指数関数的曲線の当てはめを越えて選択された。これは蛍光ＩＲのより速い逆重畳を可能にする。ラゲールの基本は正規直交であるため、これは、減衰関数の独自の完全な展開を提供する。この技術はまたノンパラメトリックであり、したがって、減衰の関数式の優先的な仮定を必要としない。その結果、これは、生体組織などの未知の複雑な弛緩動態を有する蛍光システムの近似を可能にする。この方法は、実験的な入力・出力データからの動的システムの固有特性の直接回収を可能にする。この技術は、ＩＲＦを展開し、ラゲール展開係数（ＬＥＣ）を推定するのに正規直交ラゲール関数を用いる。正規化された蛍光スペクトルは、離散的な強度値をピーク発光での強度値で割ることによって得られた。さらに、蛍光減衰の時間的な動態を特徴付けるために、２組のパラメータ、すなわち、１）ＩＲＦがその最大値に減衰する補間された時間として計算される平均寿命（τλ）、及び、２）対応するＬＥＣの正規化された値、を用いた。したがって、発光波長λＥの関数としての各サンプルからの蛍光の完全な説明は、離散的な波長での分光学的パラメータの組のバリエーションによって与えられた（発光強度Ｉλ、蛍光発光の平均寿命τｆλ、及びラゲール係数ＬＥＣｆ）。この蛍光減衰を特徴付けるための分析的手法は、我々の研究グループによって最近開発され、他で詳細に説明された。出願人らは、寿命及びラゲール係数値を回収することができた。
上述の種々の方法及び技術は、本願を実行する多くの方法を提供する。もちろん、必ずしも説明されたすべての目的又は利点が本明細書で説明される任意の特定の実施形態に従って達成することができるとは限らないことが理解される。したがって、例えば、方法は、必ずしも本明細書で教示又は提案される他の目的又は利点を達成せずに、本明細書で教示される１つの利点又は利点の群を達成する又は最適化する様態で行うことができることを当業者は認識するであろう。種々の代替が本明細書で説明される。いくつかの好ましい実施形態が１つの、別の、又はいくつかの特徴を特異的に含み、一方、他の実施形態が１つの、別の、又はいくつかの特徴を特異的に除外し、一方、さらに他の実施形態が１つの、別の、又はいくつかの有利な特徴を含むことによって特定の特徴を緩和することが理解される。
さらに、当業者は、異なる実施形態からの種々の特徴の適用可能性を認識するであろう。同様に、前述の種々の要素、特徴、及びステップ、並びにこうした要素、特徴、又はステップのそれぞれに関する他の公知の均等物を、本明細書で説明される原理に係る方法を実施するために当業者が種々の組み合わせで用いることができる。種々の要素、特徴、及びステップのうちのいくつかが特異的に含まれ、他のものが様々な実施形態において特異的に除外されることになる。
本願は特定の実施形態及び実施例との関連で開示されているが、本願の実施形態が具体的に開示された実施形態を越えて他の代替的な実施形態及び／又はその使用及び修正及び均等物に延長されることが当業者によって理解されるであろう。
いくつかの実施形態では、本願の特定の実施形態の説明との関連で（特に、以下の請求項の一部との関連で）用いられる「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という冠詞及び類似の言及は、単数形と複数形との両方をカバーすると解釈することができる。本明細書での値の範囲の列挙は、その範囲内に入る各別個の値を個々に言及する簡潔な方法として役立つことだけを意図している。本明細書で他に指定のない限り、個々のそれぞれの値は、本明細書で個々に列挙されたかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で説明されるすべての方法は、本明細書で他に指定のない限り或いは文脈によって明らかに相反しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。特定の実施形態に関して本明細書で提供されるいずれかの及びすべての例又は例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、本願をよりよく説明することだけを意図しており、別段に特許請求される本願の範囲に制限を課さない。本明細書での文言のいずれも、本願の実施に必須のどのような特許請求されない要素を示すようにも解釈されるべきではない。
本願を実施するための発明者に既知のベストモードを含む本願の好ましい実施形態が本明細書で説明される。上記の説明を読めば当業者にはこれらの好ましい実施形態のバリエーションが明らかとなるであろう。当業者は、こうしたバリエーションを適宜用いることができると考えられ、本願は、本明細書で具体的に説明される以外の様態で実施することができる。したがって、本願の多くの実施形態は、準拠法によって認められる本願に付属の請求項で列挙される事項のすべての修正及び均等物を含む。さらに、本明細書で他に指定のない限り或いは文脈によって明らかに相反しない限り、そのすべての可能なバリエーションでの上述の要素の任意の組み合わせが本願によって包含される。
本明細書で引用される文献、本、仕様書、刊行物、文書、物、及び／又は同様のものなどのすべての特許、特許出願、特許出願の公開、及び他の資料は、これに関連する任意の実行ファイルヒストリ、本明細書と一致しない又は矛盾するそのいずれか、若しくは本明細書に現在又は後で関連する請求項の最も広い範囲に関して制限する影響を有する場合があるそのいずれかを除いて、あらゆる目的のためにこの引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。単なる例として、説明、定義、及び／又は組み込まれた資料のいずれかに関連し、かつ本明細書に関連する用語の使用間に任意の不一致又は矛盾が存在することがあり、本明細書での説明、定義、及び／又は用語の使用が優先するものとする。
本明細書で開示される本願の実施形態は本願の実施形態の原理の例証であることが理解される。採用することができる他の修正は本願の範囲内とすることができる。したがって、単なる例として、限定ではないが、本願の実施形態の代替的な構成を本明細書での教示に従って用いることができる。したがって、本願の実施形態は、図示及び説明されたものに正確に限定されない。
参考文献
Ｂｕｔｔｅ， Ｐ．Ｖ， Ｆａｎｇ， Ｑ．， Ｊｏ， Ｊ．Ａ．， Ｙｏｎｇ， Ｗ．Ｈ．， Ｐｉｋｕｌ， Ｂ．Ｋ．， Ｂｌａｃｋ， Ｋ．Ｌ．， ＆ Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（ｎ．ｄ．）．Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｂｒａｉｎ ｔｕｍｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ， １５（２）， ０２７００８．ｄｏｉ：１０．１１１７／１．３３７４０４９

Ｂｕｔｔｅ， Ｐ．Ｖ， Ｐｉｋｕｌ， Ｂ．Ｋ．， Ｈｅｖｅｒ， Ａ．， Ｙｏｎｇ， Ｗ．Ｈ．， Ｂｌａｃｋ， Ｋ．Ｌ．， ＆ Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（２００５）．Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｍｅｎｉｎｇｉｏｍａ ｂｙ ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ， １０（６）， ０６４０２６．ｄｏｉ：１０．１１１７／１．２１４１６２４

Ｂｕｔｔｅ， Ｐ．Ｖ．， Ｍａｍｅｌａｋ， Ａ．Ｎ．， Ｎｕｎｏ， Ｍ．， Ｂａｎｎｙｋｈ， Ｓ．Ｉ．， Ｂｌａｃｋ， Ｋ．Ｌ．， ＆ Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（２０１０）．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ ｇｕｉｄｅｄ ｔｈｅｒａｐｙ ｏｆ ｂｒａｉｎ ｔｕｍｏｒｓ．ＮｅｕｒｏＩｍａｇｅ， ５４， Ｓ１２５-Ｓ１３５．ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｎｅｕｒｏｉｍａｇｅ．２０１０．１１．００１

Ｍａｒｃｕ， Ｌ．， Ｊｏ， Ｊ．ａ， Ｂｕｔｔｅ， Ｐ．Ｖ， Ｙｏｎｇ， Ｗ．Ｈ．， Ｐｉｋｕｌ， Ｂ．Ｋ．， Ｂｌａｃｋ， Ｋ．Ｌ．， ＆ Ｔｈｏｍｐｓｏｎ， Ｒ．Ｃ．（２００４）．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ ｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ ｍｕｌｔｉｆｏｒｍｅ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｙ， ８０， ９８-１０３．ｄｏｉ：１０．１５６２／２００３−１２−０９−ＲＡ−０２３．１

Ｙｏｎｇ， Ｗ．Ｈ．， Ｂｕｔｔｅ， Ｐ．Ｖ， Ｐｉｋｕｌ， Ｂ．Ｋ．， Ｊｏ， Ｊ．Ａ．， Ｆａｎｇ， Ｑ．， Ｐａｐａｉｏａｎｎｏｕ， Ｔ．， ... Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（２００６）．Ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒａｉｎ ｔｉｓｓｕｅ， ｌｏｗ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｇｒａｄｅ ｇｌｉｏｍａ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ｉｎ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ： Ａ Ｊｏｕｒｎａｌ ａｎｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｉｂｒａｒｙ， １１（４）， １２５５-６３．Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｐｕｂｍｅｄ／１６３６８５１１

Ｊｏ， Ｊ．ａ， Ｆａｎｇ， Ｑ．， Ｐａｐａｉｏａｎｎｏｕ， Ｔ．， ＆ Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（２００４）．Ｆａｓｔ ｍｏｄｅｌ−ｆｒｅｅ ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｄｅｃａｙ ｆｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ， ９（４）， ７４３-５２．ｄｏｉ：１０．１１１７／１．１７５２９１９

Ｌａｋｏｗｉｃｚ， Ｊ．Ｒ．（２００６）．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （３ｒｄ ｅｄ．， ｐ．ｘｘｖｉ， ９５４ ｐ．）．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｓｐｒｉｎｇｅｒ．Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｏｃ．ｇｏｖ／ｃａｔｄｉｒ／ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ／ｆｙ０８２４／２００６９２０７９６−ｂ．ｈｔｍｌ

Ｐｏｇｕｅ， Ｂ．Ｗ．， Ｐｉｔｔｓ， Ｊ．Ｄ．， Ｍｙｃｅｋ， Ｍ．ａ， Ｓｌｏｂｏｄａ， Ｒ．Ｄ．， Ｗｉｌｍｏｔ， Ｃ．Ｍ．， Ｂｒａｎｄｓｅｍａ， Ｊ．Ｆ．， ＆ Ｏ'Ｈａｒａ， Ｊ．ａ．（２００１）．Ｉｎ ｖｉｖｏ ＮＡＤＨ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｓ ａｎ ａｓｓａｙ ｆｏｒ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｄａｍａｇｅ ｉｎ ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｙ， ７４（６）， ８１７-２４．Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｆｒｏｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｐｕｂｍｅｄ／１１７８３９３８

Ｓｃｈｎｅｃｋｅｎｂｕｒｇｅｒ， Ｈ．（１９９２）．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｄｅｃａｙ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ ａｎｄ ｆｌａｖｉｎｓ ａｓ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ３１（７）， １４４７．ｄｏｉ：１０．１１１７／１２．５７７０４

Ｓｕｎ， Ｙ．， Ｐｈｉｐｐｓ， Ｊ．， Ｅｌｓｏｎ， Ｄ．Ｓ．， Ｓｔｏｙ， Ｈ．， Ｔｉｎｌｉｎｇ， Ｓ．， Ｍｅｉｅｒ， Ｊ．， ... Ｍａｒｃｕ， Ｌ．（２００９）．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ： ｉｎ ｖｉｖｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｏｒａｌ ｃａｒｃｉｎｏｍａ．Ｏｐｔ Ｌｅｔｔ， ３４（１３）， ２０８１-２０８３．ｄｏｉ：１８３２７７ ［ｐｉｉ］

Claims (14)

  1. 励起時の生体サンプルからの蛍光発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるためのシステムであって、
    （ａ）励起ファイバ（ＥｘＦ）を介して生体サンプルに接続されるレーザ光源であって、前記レーザ光源が、前記生体サンプルに応答蛍光シグナルを生じさせるために前記生体サンプルに所定の波長のレーザパルスを放射するように構成される、前記レーザ光源と、
    （ｂ）前記生体サンプルから前記応答蛍光シグナルを収集する、集光ファイバ（ＣＦ）と、
    （ｃ）複数のフィルタを含むデマルチプレクサであって、スペクトルバンドを得るべく前記複数のフィルタのそれぞれが前記応答蛍光シグナルを所定の波長で分割するように構成されており、
    前記複数のフィルタは少なくとも３つのフィルタを含み、
    第１のフィルタは前記応答蛍光シグナルを第１のシグナルと第２のシグナルに分割するように構成されており、
    第２のフィルタは前記第２のシグナルを第３のシグナルと第４のシグナルに分割するように構成されており、かつ、
    第３のフィルタは、
    （ｉ）前記第１のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割するように構成されているか、
    （ｉｉ）前記第４のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割し、ここで、前記第１のシグナルは前記第２のシグナルの波長未満の波長を含み、前記第３のシグナルは前記第５のシグナルの波長および前記第６のシグナルの波長を超える波長を含むように構成されているか、または、
    （ｉｉｉ）前記第４のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割し、ここで、前記第１のシグナルは前記第２のシグナルの波長を超える波長を含み、前記第３のシグナルは前記第４のシグナルの波長未満の波長を含むように構成されている、
    前記デマルチプレクサと、
    （ｄ）光遅延装置と
    を備える、システム。
  2. 前記応答蛍光シグナルを検出するように構成された光学検出器さらに含む、請求項1記載のシステム。
  3. 前記光学検出器から受信した検出されたシグナルをデジタル化するように構成されたデジタイザをさらに含む、請求項2記載のシステム。
  4. 前記光学検出器から受信した検出されたシグナルを前記デジタイザによりデジタル化する前に増幅するように構成された前置増幅器をさらに含む、請求項3記載のシステム。
  5. 前記デジタイザから受信したデジタル化された信号を処理および表示するように構成されたコンピュータシステムをさらに含む、請求項3記載のシステム。
  6. 前記光遅延装置が、単一のショットで複数の波長を捕捉するように、（ｉ）スペクトルバンドが前記光遅延装置を通ることを可能にし、かつ（ｉｉ）前記スペクトルバンドが前記光遅延装置を通る際に制御された時間遅延を導入することを可能にするよう適合されている、請求項1記載のシステム。
  7. 前記集光ファイバが単一のバンドルを形成する、請求項1記載のシステム。
  8. 前記複数のフィルタが、前記応答蛍光シグナルを、スペクトルバンドを得るべく、400ｎｍ未満、415〜450ｎｍ、455〜480ｎｍ、及び500ｎｍを超える波長で分割する、請求項1記載のシステム。
  9. 生体外（ｅｘ−ｖｉｖｏ）に取り出された生体サンプルからの蛍光シグナルの発光を分析することによって生体サンプルを特徴付けるための方法であって、
    （ａ）前記生体サンプルに応答蛍光シグナルを生じさせるために前記生体サンプルに所定の波長のレーザパルスを放射することと、
    （ｂ）前記生体サンプルから前記応答蛍光シグナルを収集することと、
    （ｃ）スペクトルバンドを得るためのデマルチプレクサで前記応答蛍光シグナルを所定の波長で分割することであって、
    前記デマルチプレクサは複数のフィルタを含み、スペクトルバンドを得るべく前記複数のフィルタのそれぞれが前記応答蛍光シグナルを所定の波長で分割するように構成されており、
    前記複数のフィルタは少なくとも３つのフィルタを含み、
    前記応答蛍光シグナルは第１のフィルタによって第１のシグナルと第２のシグナルに分割され、
    前記第２のシグナルは第２のフィルタによって第３のシグナルと第４のシグナルに分割され、かつ、
    第３のフィルタは、
    （ｉ）前記第１のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割するか、
    （ｉｉ）前記第４のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割し、ここで、前記第１のシグナルは前記第２のシグナルの波長未満の波長を含み、前記第３のシグナルは前記第５のシグナルの波長および前記第６のシグナルの波長を超える波長を含むか、または、
    （ｉｉｉ）前記第４のシグナルを第５のシグナルと第６のシグナルに分割し、ここで、前記第１のシグナルは前記第２のシグナルの波長を超える波長を含み、前記第３のシグナルは前記第４のシグナルの波長未満の波長を含む、
    スペクトルバンドを得るべく前記応答蛍光シグナルをデマルチプレクサで所定の波長で分割することと、
    （ｄ）前記スペクトルバンドを時間遅延機構に通すことと、
    （ｅ）時間遅延したスペクトルバンドを得ることと、
    （ｆ）前記時間遅延したスペクトルバンドを処理することと
    を含む、方法。
  10. 前記応答蛍光シグナルを分割することが、スペクトルバンドを得るべく入射シグナルを前記複数のフィルタで400ｎｍ未満、415〜450ｎｍ、455〜480ｎｍ、及び500ｎｍを超える波長で分割することを含む、請求項9記載の方法。
  11. 前記応答蛍光シグナルが生体分子によって発光され、好ましくは、前記生体分子はＰＬＰ−ＧＡＤ（ピリドキサル−5'−リン酸（ＰＬＰ）グルタミン酸デカルボキシラーゼ（ＧＡＤ））、結合ＮＡＤＨ、遊離ＮＡＤＨ、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）リボフラビン、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）リボフラビン、リポピグメント、内因性ポルフィリン、又はこれらの組み合わせから選ばれる、請求項9記載の方法。
  12. 請求項9記載の方法によって組織生存性を判定するための方法であって、組織の生体分子からの応答蛍光シグナルについて正常サンプルと比較しての生体サンプル中の前記生体分子の応答蛍光シグナルの増加が、低い組織生存性を示す、方法。
  13. 請求項9記載の方法によって応答蛍光シグナルの発光に基づいて細胞の代謝を連続的にモニタリングするための方法。
  14. 請求項9記載の方法によって生体分子からの応答蛍光シグナルの発光に基づいて血漿中の薬剤レベル又は代謝産物レベルを判定するための方法。
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