JP5318413B2 - サンプルを分析する方法およびその装置 - Google Patents
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Description
この発明は、生物学的材料のサンプルを分析するための方法および装置に関する。より特定的には、この発明は、細胞機能を妨げ得ない方法で細胞などのサンプルにおけるプロセスを調査することに関する。このような調査は、生命科学および医学における複雑なプロセスに関するより深い理解を与え、新しい薬剤候補の評価を助け、さらに、病気または異常なプロセスの検出を可能にし得る。
生体サンプルを検査することにより、細胞プロセスおよび細胞内プロセスのダイナミクスへのアクセスが提供される。小規模な細胞プロセスの研究は典型的には光学顕微鏡法を用いて実行されてきた。
− 波長帯
− パワーレベル
− 活性化の開始時間
− 活性化の期間
− 繰返し活性化サイクルの数
− 活性化サイクル間の遅延。
めのこのような技術が普及している。
(2)ある期間にわたって特定のより高いパワーレベルをもつ特定の波長の光で予め規定された領域を照らすよう活性化光線を方向付けるブリーチ段階。
この発明は、処理手段を含む装置を用いて生物学的材料のサンプルを分析する方法を提供する。当該方法は、
(a)サンプルに電磁および/または電離放射線を照射するステップと、
(b)サンプルから出る電磁放射線を検出し、それに応答して信号を生成するステップと、
(c)ステップ(a)の開始後のユーザ入力に応答して、および/または、放射線検出ステップ(b)において生成される信号の処理手段による分析に応答して、当該装置で、当該サンプル、当該サンプル中の標識および/または当該サンプルの環境条件を変更するステップとを含む。
る可能性がある。特に、環境の変化は、制御された活性化光であり得る。
サンプルに電磁および/または電離放射線を照射するための照射手段と、
サンプルから出る放射線を検出し、それに応答して出力信号を出力するための検出手段と、
サンプル、サンプル中の標識および/またはサンプルの環境条件を変更するための変更手段と、
検出手段からの出力信号を分析するための処理手段と、
サンプルの照射後のユーザ入力に応答して、および/または、処理手段による検出手段からの出力信号の分析に応答して変更手段を制御するための制御手段とを含む。
この発明の先行技術および実施例を、添付の概略的な図面に関連して一例として説明する。
活性化光線がサンプル中の蛍光標識をブリーチングする実現例においては、このプロトコルは「エキスパートFRAP(expert FRAP)」と称され得る。
いて他のパラメータを設定することを可能にする。特に、画像データは、活性化光線をトリガするために細胞などのサンプル中の構成要素の動きなどの事象を検出するよう分析され得る。
活性化光線を方向付けるようサンプルの移動部分の位置を決定し、
活性化光線を方向付けるよう当該サンプルの一部の強度の変化を決定し、
活性化光線を方向付けるよう当該サンプルの一部の強度の相対変化を決定し、
活性化光線を方向付けるよう当該サンプルの一部の蛍光寿命の相対変化を決定し、
細胞成分、細胞小器官、小胞または他の粒子などの、対象となる1つ以上の基礎構造の位置を突き止め、この場合、当該粒子の位置および/またはサイズは活性化光線を方向付けるのに用いられ、さらに、
細胞成分、細胞小器官、小胞または他の粒子などの、対象となる1つ以上の基礎構造の位置を突き止め、この場合、当該粒子の位置、動き、形状、速度、方向、相対距離および/またはサイズは活性化光線をトリガするのに用いられ、さらに、
活性化光線をトリガするために、細胞サイクルにおける主要な事象(たとえば、細胞分裂、細胞死、ウイルス侵入、エンドサイトーシス、エキソサイトーシス、管状化(tubulation)、遺伝子導入など)および/または2つ以上の事象の一致を検出し、
自動的に計器を制御し、
照射源の設定を指示し、
発光波長の設定を指示し得る。たとえば、発光波長の変化に追従し、照射光の波長を調節してサンプル中の標識の発光強度を最大にすることにより、サンプルの特徴に対する変化を測定することができ、このため、より有効に
光の偏光の設定を指示し、
焦点駆動機構の設定と、こうして顕微鏡の焦点面とを指示し、
サンプル移送機構を指示し、
サンプルヒータの温度を設定し、
液体分配機構を制御することができる。
図6は、当該システムが、収集された画像から抽出された情報に従って監視段階から変更段階に移る第5の実施例を示す。活性化光線がサンプル中の蛍光標識をブリーチングする実現例においては、このプロトコルは「自動FRAP(automated FRAP)」と称され得る。
の構成要素の寿命を追跡するのに用いられる場合、特に有用であると考えられる。
活性化光線は、
パルスにされ得るか、
光学トラップまたは光学ピンセット構成であり得るか、
次の処理のために当該サンプルから対象となる領域を除去するためのレーザ切開機構であり得るか、または、
次の処理のために当該サンプルから対象となる領域を除去するためのレーザ切除機構であり得る。
さらなる実施例においては、当該システムは、1つ以上のピンホールおよび走査機構を用いることによって単一の画像面に光を集める共焦点原理を用いてもよい。
22(24): 1905-1907, Dec. 15 1997)。これは、従来の光学顕微鏡で実行され得るとおり、レーザ走査共焦点システムよりも費用効果が大きくなるだろう。
わされた画像のグループを取込み、デコンボリューションプロセスを適用して、容積測定(XYZ)データを得ることができるだろう。容積測定時系列(XYZT)データ、容積測定多重波長(XYWZ)データまたは容積測定多重波長時系列(XYWZT)データを得ることができるだろう。
当該サンプルは、細胞培養物などの細胞の同種の集団であり得る。代替的には、当該サンプルは、細胞培養物などの異種の多細胞の集まり;組織培養物などの多細胞の集まり;幹細胞サンプル;組織サンプル;目もしくは網膜または腸管もしくは血管の内部などの臓器;エレガンス線虫、昆虫、魚、哺乳動物もしくは両生類などの動物すべて;植物もしくは菌、分裂細胞もしくは胚の全体もしくは一部;スライドガラスもしくはマルチウェルプレートなどのマルチサイトキャリアに保持され連続的に走査される1つ以上のサンプル;または、1つ以上の種の拡散などの何らかの変化を被る材料サンプルであり得る。
Claims (9)
- 処理手段を含む装置を用いて蛍光標識を含む生物学的材料のサンプルを分析する方法であって、
(a)励起エネルギをサンプルに照射するステップと、
(b)前記励起エネルギによって励起された場合に前記サンプル中の標識が発する蛍光放射線を検出するステップと、
(c)ステップ(b)において検出された光に従って前記サンプルの画像を作成するステップと、
(d)前記サンプルにおける所定の事象の発生を検出するために前記画像を分析するステップと、
(e)ステップ(a)の開始および/または前記処理手段による前記画像の分析後のユーザ入力に応答して、前記装置で前記サンプルの環境条件を変更することによって前記サンプルおよび/または前記サンプル中の標識を変更するステップとを含み、
前記変更は、前記分析ステップ(d)での前記所定の事象の検出に依存し、前記変更された環境条件は、
(1)前記サンプルの温度、
(2)前記サンプルにおけるイオンの濃度、
(3)前記サンプルのpH、
(4)前記サンプルの電位、
(5)酵素の存在、
(6)前記サンプルの圧力、および
(7)前記サンプル付近のガスの組成
から選択され、
(1)〜(6)の場合、前記サンプル中の標識は、選択された環境条件に敏感で所定の範囲に到達すると活性化し、
(7)の場合、前記サンプル中の標識は、所定のガスにさらされるかまたは所定のガスを濃縮することによって活性化される、方法。 - ステップ(a)〜(e)はステップ(e)の後に繰返され、ステップ(e)の終わりとステップ(a)の開始との間の期間および/または繰返された場合のステップ(e)のパラメータは分析ステップ(d)に依存する、請求項1に記載の方法。
- ステップ(e)の変更の少なくとも1つのパラメータは、前記装置に記憶されたデータに関連して前記処理手段によって決定される、請求項1から2のいずれかに記載の方法。
- 前記処理手段による分析によって生成されたデータは、次の変更ステップのパラメータを決定する際にそれを参照することを容易にするように前記装置に記憶される、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記環境条件の変更は、前記サンプル中の標識が物質を放出することを引起す、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記環境条件の変更は、前記サンプルおよび/または前記サンプル中の標識が照射に応答する態様を変更する、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 蛍光標識を含む生物学的材料のサンプルを分析するための装置であって、
前記サンプルに励起エネルギを照射するための照射手段と、
前記励起エネルギによって励起された場合に前記サンプル中の標識が発する蛍光放射線を検出し、それに応答して出力信号を出力するための検出手段と、
前記サンプルの画像を作成するために前記検出手段からの前記出力信号を処理するための処理手段と、
前記サンプルの環境条件を変更することによって前記サンプルおよび/または前記サンプル中の標識を変更するための変更手段と、
前記サンプルの照射および/または前記処理手段による前記画像の分析後のユーザ入力に応答して、前記サンプルの環境条件を変更するように前記変更手段を制御するための制御手段とを含み、
前記変更は、前記サンプルにおける所定の事象の発生の検出に依存し、前記変更された環境条件は、
(1)前記サンプルの温度、
(2)前記サンプルにおけるイオンの濃度、
(3)前記サンプルのpH、
(4)前記サンプルの電位、
(5)酵素の存在、
(6)前記サンプルの圧力、および
(7)前記サンプル付近のガスの組成
から選択され、
(1)〜(6)の場合、前記サンプル中の標識は、選択された環境条件に敏感で所定の範囲に到達すると活性化し、
(7)の場合、前記サンプル中の標識は、所定のガスにさらされるかまたは所定のガスを濃縮することによって活性化される、装置。 - 前記変更手段による変更のパラメータを決定する際に、前記制御手段が参照するための、前記処理手段による分析によって生成されるデータを記憶するためのデータ記憶手段を含む、請求項7に記載の装置。
- 前記検出手段によって検出された蛍光放射線の印をユーザに示すためのディスプレイ手段と、検出された蛍光放射線に応答して、ユーザが前記変更手段による変更の少なくとも1つのパラメータを制御することを可能にするための入力手段とを含む、請求項7または8に記載の装置。
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