JP5507092B2 - 永久磁石を用いて生物サンプル中の標的成分を画像化するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本願は、2005年3月19日に出願され、現在放棄されている米国仮出願第60/594,198号を、参照により本願に組み入れ、部分的に優先権を主張する本出願であり、2007年8月30日に出願された米国特許出願第11/897,471号の一部継続出願である。
本発明は概して、流体の(生物)サンプル中の標的成分を画像化することに関する。具体的には、血液サンプル中の標的細胞の積極的な選択を提供する方法および装置が説明される。CD4を免疫磁気標識し、アクリジンオレンジ(AO)で蛍光染色した全血を含む血液サンプルに、小型永久磁石を直接加えるものである。
免疫磁気分離技術の使用は、血液中の標的実体(例えば、限定されないが、無傷の循環がん細胞や内皮細胞)の検出において、より高い感度と特異度を提供する。説明されているとおり(米国特許第6,365,362号、同第6,551,843号、同第6,623,982号、同第6,620,627号、同第6,645,731号、国際出願公開第02/077604号、同第03/065042号、および同第03/019141号)、閾値に基づいて個々の患者の統計的生存性を相互に関連付けるために、この簡単で感度の高い診断ツールを本発明において用いることができる。
本発明は、標的実体を積極的に選択し、画像化するための方法および手段である。これには、本発明のシステムにおいて磁気的に操作するための、被覆した永久磁石素子が含まれる。そのシステムは、標的実体を免疫磁気的に凝縮し、蛍光標識し、積極的な数え上げにより標的細胞を同定し定量するものである。事後の統計分析により、臨床医は潜在的な診断情報を入手することができる。
血液の免疫磁気単離、濃縮、および、分析により、免疫磁気濃縮技術および免疫蛍光標識技術が、最初の採血後に、適切な分析プラットフォームと組み合わされる。関連した検査は、全血のサンプル中の希少細胞を検出するような感度と特異度を有し、上皮起源の悪性腫瘍のような疾患の臨床経過におけるそれらの役割を調査するための有用性を有する。
≪CD-Chex、捕集効率≫
捕集効率を決定するために、既知の白血球の絶対数、および、それらの表現型を有するCD-Chexを用いる。
CD-Chex(ロット番号60650071)
・CD3+:1,859個/μL
・CD3+/CD4+:1,221個/μL
・CD3+/CD8+:576個/μL
100%の捕集効率には、フローター表面は以下を含む。
・CD3+:10,328個の細胞
・CD3+/CD4+:6,783個の細胞
・CD3+/CD8+:3,200個の細胞
≪永久磁石を用いる2つの方法間の比較≫
本発明で説明するように、細胞懸濁液に磁石を挿入し取り除く方法(方法1)、および、フローターに固定した永久磁石による方法(方法2)を用いて、CellTracks(登録商標)分析後の対照細胞を画像化することを決定する。
CellTracks(登録商標)システムを用いて分析した後、CellTracks(登録商標)カートリッジ由来の対照細胞を、図5Bと同様に、チャンバーへ移した。パスツールピペットを用いて、カートリッジをPBSで数回洗浄し、洗浄で用いたすべての流体(約500マイクロリットル)をチャンバーに移した。全量が2 mLになる容量まで、追加のPBSを加えた。バイアルをチューブ回転機上に置いた。回転速度を、1回の回転で流体全体の中をフローターが動く程度に設定した。完全混合後、Epcam強磁性流体50 μL、およびDAPI試薬[CellSearch(商標)、Veridex LLC]10μLとともに、対照細胞1.5 mLをバイアルに注入した。30分間のインキュベーション後、複数の時点で、画像を取得した。
<方法1>
図7Aの画像は、40回転後の結果を示す。画像品質は、細胞を容易に計測するのに適している。緑色の細胞数は、多いもので556個の循環腫瘍細胞(CTC)、少ないもので47個のCTCに相当する。100回転後、大部分の細胞が、強磁性流体の層の下に埋まるようになる。この時点では、細胞は見えなくなり、計測することができない。
図7Bの画像は、500回を超える回転後取得された。強磁性流体のより少ない量にも関わらず、画像品質は、細胞を計測するのになお十分である。細胞数は、以下のとおり:多いもので435個、少ないもので23個が期待されたが、多いもので209個、少ないもので25個である。したがって、回収率は、多いものについては45%、少ないものについては100%である。
≪強磁性流体の量≫
強磁性流体が増える場合の画像の品質を決定する。強磁性流体の量が多くなるにつれ、画像品質は低下する。細胞が強磁性流体の層の下に埋まり、検出のために見えなくなる。このために、一部、低い回収率となる。
COMPEL磁気ミクロスフェア(ドラゴングリーン、2.914×107個/mL、直径8.44ミクロン、ロット番号6548)(Bangs Laboratories Inc、カタログコードUMC4F)を、1:100希釈した。システムバッファー(1.5 mL)をガラスバイアルに加え、EpCam強磁性流体(20 mg/mL)20マイクロリットル、40マイクロリットル、60マイクロリットル、および80マイクロリットルとともに、14570個のビーズを含む50マイクロリットルを加えた。15分および30分の回転後、蛍光画像を取得した。試験チューブ回転機を10 rpmに設定し、結果的に150回転および300回転した。
フローターは、Corning直径1/16”(1.588 mm)磁石である。
5×および40×対物レンズにより、画像を取得する。図8に示すように、EpCam 20マイクロリットル、40マイクロリットル、60マイクロリットル、および80マイクロリットルを画像化するために、5×および40×対物レンズを用いた。図8に示す消失した画像は、保存中に失われた。
≪捕集効率の評価≫
異なる大きさの磁石の捕集効率を決定する。
<方法A>
1.対照細胞を有するCellTracksカートリッジを分析した後、カートリッジの内容物を空にした。2つのカートリッジの内容物をプールした。カートリッジから取り除かれた対照細胞の正確な数は、ガラスにくっつくものもあるため、不明である。この細胞懸濁液100 μLを試験チューブに移し、PBS 1.5 mLを加えた。
2.4つのチューブが満たされ、うち2つに、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/4”(6.350 mm)磁石のフローターを用い、他の2つに、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/2”(12.70 mm)を用いた。
3.チューブ回転機に30分間、チューブを置いた。回転速度は10 rpmである。
4.試験チューブからフローターを取り除き、四重極磁石中に10分間置いた。10分後、流体を取り除き、PBS 300マイクロリットルで置換した。チューブを取り除き、ボルテックスした。
5.300マイクロリットルをカートリッジへ移し、流体中に何個の細胞が残っているか調べるために、CellTracks(登録商標)システムで、カートリッジを再調査した。
6.フローター上の細胞数を、残っている流体の再調査で見つかった細胞数で割ることにより、効率を計算した。
1.対照細胞を有するCellTracksカートリッジを分析した後、カートリッジの内容物を空にした。多くの細胞数が必要な場合、カートリッジをプールすることができる。カートリッジから取り除かれた対照細胞の正確な数は、ガラスにくっつくものもあるため、不明である。この細胞懸濁液100 μLを試験チューブに移し、PBS 1.5 mLを加えた。
2.2種類のフローターは、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/4”(6.350 mm)磁石、および、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/2”(12.70 mm)である。
3.チューブ回転機に15分間、チューブを置いた。回転速度は10 rpmである。
4.チューブからフローターを取り除き、四重極磁石の内側に10分間、残っている流体を有するチューブを置いた。10分後、流体を取り除き、PBS 300マイクロリットルで置換した。四重極からチューブを取り除き、ボルテックスした。
5.300マイクロリットルをCellTracksカートリッジへ移し、Magnestの内側へ置き、15分後、CellTracksで再調査した。
6.フローター上の細胞数を、残っている流体の再調査で見つかった細胞数で割ることにより、効率を計算した。
1.対照細胞を有するCellTracksカートリッジを分析した後、カートリッジの内容物を空にした。多くの細胞数が必要な場合、カートリッジをプールすることができる。カートリッジから取り除かれた対照細胞の正確な数は、ガラスにくっつくものもあるため、不明である。
2.装置バッファーで、細胞懸濁液を2倍希釈し、この細胞懸濁液100 μLを試験チューブに移し、PBS 1.5 mLを加えた。
3.2種類のフローターは、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/4”(6.350 mm)磁石、および、Corning直径1/16”(1.588 mm)長さ1/2”(12.70 mm)である。
4.チューブ回転機に、チューブを置いた。回転速度は10 rpmである。
5.1分、2分、3分、4分、5分、7分、10分、および15分の時点で、収集した細胞数を判定した。
6.細胞をDAPIおよびDIOCで同定した。
図9のグラフは、時間の関数として、収集した細胞数を示す。
Claims (6)
- 生物試料内の標的集団を検出し、数え上げるための方法において、
a.チャンバーの中で、前記生物試料内の前記標的集団を、前記標的集団に対して特異的である蛍光マーカーで標識することと、
b.前記標的集団を、磁気粒子と連結させることと、
c.小型永久磁石を含むフローターを、前記試料に直接加えることと、
d.前記フローターを、前記チャンバーの観察窓に沿って安定させることと、
e.前記標的集団の画像を取得することと、
f.標識された前記標的集団を検出し数え上げるために、前記画像を分析することと、
を含む、方法。 - 前記標的集団がCD4発現細胞である、請求項1に記載の方法。
- 前記磁石がネオジムである、請求項1に記載の方法。
- 前記磁石が、直径約1.6 mmおよび高さ0.8 mmの平円盤状のものである、請求項1に記載の方法。
- 前記磁石がPDMSシリコーンで被覆されている、請求項1に記載の方法。
- 生物試料内の標的集団を検出し、数え上げるための装置において、
a.平底の試料収集チューブであって、前記チューブの底が蛍光顕微鏡を用いて標的集団を画像化するための光学的な観察用の表面を提供する、試料収集チューブと、
b.前記チューブ内の、永久磁石を含むフローターであって、前記磁石が、磁気標識した標的細胞を捕集して、前記光学的な観察用の表面に向って前記細胞を前記フローターの面に提示することができる、フローターと、
c.前記収集チューブのためのキャップと、
を備える、装置。
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