TW202235842A - 用於個人化醫療及藥物開發之微器官球體(micro-organospheres) - Google Patents

用於個人化醫療及藥物開發之微器官球體(micro-organospheres) Download PDF

Info

Publication number
TW202235842A
TW202235842A TW110143608A TW110143608A TW202235842A TW 202235842 A TW202235842 A TW 202235842A TW 110143608 A TW110143608 A TW 110143608A TW 110143608 A TW110143608 A TW 110143608A TW 202235842 A TW202235842 A TW 202235842A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
micro
organ
spheroids
spheroid
variations
Prior art date
Application number
TW110143608A
Other languages
English (en)
Inventor
丹尼爾 德魯巴克
丹尼爾 尼爾森
約翰 卡拉威
丹尼爾 弗雷德
Original Assignee
美商西利斯股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商西利斯股份有限公司 filed Critical 美商西利斯股份有限公司
Publication of TW202235842A publication Critical patent/TW202235842A/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/52—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent
    • B01L3/527—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent for a plurality of reagents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G01N15/1492—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties within droplets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/028—Modular arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867—Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0883—Serpentine channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1481—Optical analysis of particles within droplets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

本文揭示用於形成微器官球體(micro-organospheres)之系統、設備及方法。在一些變型中，系統可包括微器官球體產生器，其經結構設計成由生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組。控制器可經耦接至成像裝置。該控制器可經結構設計成接收對應於該混合物或該微器官球體組中之一者或多者之成像資料，且至少基於成像資料來估算該微器官球體組之一或多種特性。

Description

用於個人化醫療及藥物開發之微器官球體(MICRO-ORGANOSPHERES)
本揭示大體上係關於個人化醫療及藥物開發，且特定言之關於產生微器官球體(micro-organosphere)且將其用於個人化醫療及藥物開發。
模型細胞及組織系統可用於生物及醫學研究。最常見的實務係從組織衍生出永生化細胞系且將其培養於二維(2D)條件下(例如在培養皿或孔板中)。雖然對於基礎研究有用，但2D細胞系與個別患者對療法之反應沒有很好的相關性。三維(3D)細胞培養模型在發育生物學、疾病病理學、再生醫療、藥物毒性及功效測試、及個人化醫療中證明尤為有幫助。例如，類球體及類器官(organoid)係已研究過的3D細胞聚集體。然而，類器官及類球體具有減少其功效的限制。
類器官係活體外衍生之細胞聚集體，其包括可分化成主要細胞譜系之細胞的幹細胞群體。類器官通常具有超過1 mm之直徑。其通常比2D細胞培養更慢地生長及擴增。為了從臨床樣本產生類器官，輸入樣本必須含有成千上萬個活細胞；因此類器官經常無法由低體積樣本，諸如由生檢製成；且當可製成其時，其必須在準備好用於實驗使用之前培養幾週。類器官在大小、形狀及細胞數量上亦高度可變。因此，另外3D組織模型系統、裝置及方法可為期望的。
本揭示大體上係關於用於形成微器官球體之系統及方法。在一個態樣中，本揭示提供一種包含微器官球體產生器之系統，該微器官球體產生器包括微流體裝置且經結構設計成由生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組。控制器可經耦接至成像裝置。控制器可經結構設計成接收對應於該混合物或該微器官球體組中之一者或多者之成像資料，且至少基於成像資料來估算該微器官球體組之一或多種特性。
在一些變型中，成像裝置可經結構設計成產生對應於該混合物或該微器官球體組中之一者或多者之成像資料。在一些變型中，細胞培養容器可經耦接至成像裝置且經結構設計成培養微器官球體組於複數個孔中。控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算該複數個孔中之微器官球體數。在一些變型中，細胞培養容器可經耦接至成像裝置且經結構設計成培養微器官球體組於複數個孔中。控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算該複數個孔中之微器官球體數。
在一些變型中，一或多個感測器可經耦接至微流體裝置且經結構設計成產生對應於混合物或微器官球體組之感測器資料。控制器可經結構設計成自該一或多個感測器接收感測器資料，且至少基於感測器資料來估算微器官球體組之一或多種特性。在一些變型中，一或多個泵可經耦接至微流體裝置且經結構設計成控制流體流動至微流體裝置。溫度調節器可經耦接至微流體裝置、樣本源或流體源，且經結構設計成控制樣本源、流體源、混合物或微器官球體組之溫度。控制器可經結構設計成至少基於成像資料及感測器資料來修改該泵或溫度中之一者或多者。
在一些變型中，聚合器可經流體耦接至微流體裝置且經結構設計成使混合物聚合以形成微器官球體組。在一些變型中，去乳化器可經流體耦接至微流體裝置且經結構設計成使混合物去乳化以形成微器官球體組。在一些變型中，去乳化器可包括經結構設計成分離微器官球體組之分流器。在一些變型中，分流器可沿著去乳化器之長度延伸。在一些變型中，攪拌器可經結構設計成攪拌以預定濃度於流體中之微器官球體。
在一些變型中，該微器官球體組之特性中之一者或多者可包括微器官球體直徑、細胞總數或活細胞數中之一者或多者。在一些變型中，控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算該混合物之一或多種特性。在一些變型中，該混合物之特性中之一者或多者可包括細胞總數及活細胞數。
在一些變型中，成像資料對應於生物樣本，且控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算生物樣本之一或多種特性。在一些變型中，該生物樣本之特性中之一者或多者可包括細胞總數及活細胞數。在一些變型中，該微器官球體組可包含介於約200 μm與約400 μm之間之直徑。
在一些變型中，微器官球體產生器可經結構設計成自包含高達約1 mL之體積之生物樣本形成微器官球體組。在一些變型中，微器官球體產生器可經結構設計成自包含少於約10,000個細胞之生物樣本形成微器官球體組。在一些變型中，生物樣本可包含約3,500個細胞至約7,500個細胞。
在一些變型中，微器官球體產生器可經結構設計成自具有約5 µL至約5 mL之體積之生物樣本形成微器官球體組。在一些變型中，生物樣本可具有約5 µL、約10 µL、約20 µL、約35.3 µL、約50 µL、約100 µL、約250 µL、約500 µL、約1mL、約1.5 mL、約2 mL、約2.5 mL、約3 mL、約3.5 mL、約4 mL、約4.5 mL或約5 mL之體積。
在一些變型中，微器官球體組可包括非細胞物體組。在一些變型中，該非細胞物體組可包含一或多個惰性粒子。在一些變型中，該非細胞物體組可包含約1個惰性粒子至約5,000個惰性粒子。
本揭示之另一個態樣係關於一種系統，其包括微器官球體產生器，該微器官球體產生器經結構設計成由生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組，及控制器，該控制器經結構設計成接收對應於微器官球體組之成像資料，且至少基於成像資料來識別包含介於約50 µm與約500 µm之前之直徑之微器官球體組。
在一些變型中，成像裝置可經結構設計成產生對應於微器官球體組之成像資料。在一些變型中，生物樣本對應於患者生檢。
本揭示之另一個態樣係關於一種於系統中製備微器官球體組合物之方法，該方法包括提供包含離散細胞及未聚合之基材之生物樣本，自生物樣本在不可混溶之溶液中形成混合物，及使該混合物聚合以形成微器官球體組。
在一些變型中，生物樣本可經解離以獲得離散細胞。在一些變型中，基材可為溫度敏感型且在混合物之溫度增加時發生聚合。在一些變型中，該微器官球體組可包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)。
在一些變型中，該等微器官球體可按大小分選以形成包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)之微器官球體組，或一或多個流速可經在微器官球體產生器內控制以形成包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)之微器官球體組。
在一些變型中，可對微器官球體進行檢定以測定治療反應。在一些變型中，該檢定可為細胞存活率檢定或細胞上色(cell painting)檢定。在一些變型中，該檢定可在自患者獲得生物樣本時起14天或更短時間內進行。在一些變型中，微器官球體可包含約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞分布於基材內。在一些變型中，生物樣本可對應於患者生檢。
本揭示之另一個態樣係關於一種包含複數個微器官球體之微器官球體組合物，其中各微器官球體包含基材及至少一種類器官。該複數個微器官球體可包含參數，該等參數包括每個液滴之預定細胞數、組合物中之預定液滴數及/或預定液滴大小。該等參數中之各者可獨立地包含小於約30 % CV、小於約20 % CV或小於約10 % CV之變異係數(CV)。
在一些變型中，組合物中各微器官球體之平均直徑可介於約50 μm與約500 μm之間。在一些變型中，組合物中各微器官球體之平均直徑可包含小於約30 % CV、小於約20 % CV或小於約10 % CV之變異係數(CV)。
在一些變型中，各微器官球體可包含基材及僅一種類器官。在一些變型中，各微器官球體可包含惰性粒子。在一些變型中，該惰性粒子可為磁性粒子、可磁化粒子、螢光粒子或其組合。在一些變型中，各微器官球體可包含約1個惰性粒子至約5,000個惰性粒子。
在一些變型中，該複數個微器官球體可包含來自患者生檢之組織。在一些變型中，該組織可包含非培養細胞。在一些變型中，微器官球體可包含約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞分布於基材內。
本揭示之另一個態樣係關於一種將微器官球體固定於孔或培養板中之方法，該方法包括提供複數個微器官球體，各微器官球體包含基材、至少一種類器官及磁性或可磁化粒子，且施加磁場至該孔或培養板，由此將該等微器官球體固定至該孔或培養板之表面。
在一些變型中，該孔或培養板具有底部，及將該等微器官球體固定至該孔或培養板之底部。
本揭示之另一個態樣係關於一種將微器官球體固定於具有底部之孔或培養板中之方法，該方法包括提供複數個微器官球體，各微器官球體包含基材及至少一種類器官，用結合該基材之抗體使該底部功能化，及使該等微器官球體與該抗體接觸，由此將該等微器官球體固定至該底部。
在一些變型中，該抗體可藉由培養固定於該底部上。在一些變型中，該底部可在功能化之前用蛋白A及/或蛋白G塗覆。
本揭示之另一個態樣係關於一種測定患者對治療之反應之方法，該方法包括對微器官球體進行檢定，其中該等微器官球體係藉由將來自患者之包含離散細胞之生物樣本與未聚合之基材在不可混溶之溶液中混合以產生混合物，及使該混合物聚合以形成微器官球體組來產生。
在一些變型中，該檢定可為細胞存活率檢定或細胞上色檢定。在一些變型中，該檢定可在自患者獲得生物樣本時起約14天或更短時間內進行。在一些變型中，微器官球體可包含約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞分布於基材內。
將自以下詳細描述且透過本發明之實務明瞭本發明之另外變型、特徵及優點。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2020年11月25日申請之美國臨時申請案序號63/118,527之優先權，該案之內容係以全文引用之方式併入本文中。
本文描述用於形成微器官球體(例如液滴、液滴微器官球體(DMOS))之系統及方法。在一些變型中，可使用微器官球體來篩選藥物組合物以預測可施用至患者之有效療法。例如，藥物或其他化學組合物之毒性篩選可基於包含來自患者之健康組織及/或癌(例如腫瘤)組織之微器官球體進行。
在一些變型中，微器官球體可經結構設計成封裝一或多個活細胞，包括但不限於癌細胞、基質瘤細胞、細胞系、其組合及類似者以用於培養。例如，該系統及方法可產生具有預定大小或大小分佈與預定細胞數、及預定濃度之微器官球體。
在一些變型中，微器官球體組可自患者衍生之已解離且懸浮於基礎基質(例如Matrigel®)中之腫瘤樣本形成。在一些變型中，微器官球體可經圖案化至微流體微孔陣列上以進行培養且給予一或多種藥物化合物。此微型化檢定可實現自小腫瘤樣本之高效藥物篩選。
如本文所用，術語「微器官球體」可指由固體或半固體基材形成的液滴，其包含經培養以形成類器官之細胞，其中該液滴具有介於約50 µm與約500 µm之間、介於約50 µm與約400 µm之間、介於約50 µm與約300 µm之間及介於約50 µm與約250 µm之間(包括之間的所有值及子範圍)之直徑。在一些變型中，基材可包括細胞外基質(例如水凝膠，諸如Matrigel®)。微器官球體可包括一種、兩種、三種、四種、五種或更多種類器官。在一些變型中，微器官球體可最初包含介於約1個與約1,000個之間的離散初生細胞分佈於基材中，介於約1個與約750個之間、介於約1個與約500個之間、介於約1個與約400個之間、介於約1個與約300個之間、介於約1個與約200個之間、介於約1個與約150個之間、介於約1個與約100個之間、介於約1個與約75個之間、介於約1個與約50之間、介於約1個與約40之間、介於約1個與約30之間及介於約1個與約20個之間，包括之間的所有值及子範圍。在一些變型中，微器官球體進一步包含惰性粒子。在一些變型中，該惰性粒子為磁性粒子、可磁化粒子、螢光粒子或其組合。
在一些變型中，系統可視需要包括微器官球體產生器，其經結構設計成由生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組。成像裝置可經結構設計成產生對應於該微器官球體組之成像資料。控制器(例如處理器及記憶體)可經耦接至成像裝置，且控制器可經結構設計成自成像裝置接收成像資料，且基於成像資料及/或其他感測器資料識別具有在預定範圍(例如，介於約50 µm與約500 µm之間)內之直徑之該微器官球體組。例如，微器官球體組之一或多種特性可至少基於成像資料來估算。
形成本文所述的微器官球體之系統及方法可增加速度、通量、一致性或異質性中之一者或多者。相反地，習知類器官為活體外衍生之細胞聚集體，其通常具有大於約1 mm直徑之直徑，且具有類器官大小、形狀及細胞數量之大變異量。其亦需要大量活細胞(例如成千上萬個)且花費延長之時間期(例如月)進行培養及擴增。 I. 系統 綜述
此處描述經結構設計成形成微器官球體之系統及設備。在一些變型中，微器官球體可基於預定標準(例如大小、數量、密度)來形成。微器官球體形成可包括產生、聚合及去乳化中之一或多個步驟。圖1為包括微器官球體產生器110、樣本源130、可選成像裝置132、流體源134、廢液容器136、聚合器140、去乳化器150、輸出152及計算裝置160之微器官球體形成系統100之方塊圖。在一些變型中，微器官球體產生器110可包括微流體裝置112 (例如微流體晶片)、開關114、感測器116、溫度調節器118、泵120或平臺122中之一者或多者。在一些變型中，計算裝置160可包括處理器162、記憶體164、通訊裝置166、輸入裝置168及顯示器170 (例如輸出裝置)。
本文所述的系統提供優於習知類器官產生方法之許多優點。例如，藉由微器官球體系統100產生的微器官球體中之細胞可確立且比接種於習知類器官中之細胞更快生長。在一些變型中，本文所述的微器官球體可以高通量(例如數百萬個/小時)產生且該等系統可與其他高通量篩選裝置相容。此外，每孔接種的液滴數可以預定方式進行控制。例如，本文所述的系統可藉由控制液滴大小且確保液滴小於吸移管尖端之孔大小(bore size)或現有技術之通道直徑而與機器人液體處置系統之一或多個組件相容。機器人液體處置系統之組件一般包括微板分配器、液體處置器及多孔板(例如24孔板、48孔板、96孔板、1536孔板)。本文所述的系統亦可與其他自動化儀器(諸如真空、平板墊圈(plate washer)、離心機、培養箱、成像器、顯微鏡、板讀取器、封口機及去皮器)相容。
在一些變型中，微器官球體可以高於習知類器官之速率確立。例如，微器官球體內部的局部環境可促進生長因子、營養物及培養基(例如生長培養基)中之其他成分之交換以促進類器官之生長，而習知類器官圓頂產生營養物及生長因子梯度，此根據類器官在圓頂內之相對位置(例如在中心中相對在周邊中)而顯著影響其生物學。結果是離散腫瘤幹細胞將遇到對於其增殖及重新匯集腫瘤樣結構而言最佳化之環境的可能性較低。在一些變型中，微器官球體環境可提供針對主要營養物傳播而最佳化的同質微環境，此增加確立成功率。
本文所述的微器官球體亦可比習知類器官更為異質。與習知類器官相比，微器官球體之體積將各原始細胞(例如腫瘤細胞)限制在更小的體積中。因此，藉由快速分裂細胞之選殖接管(clonal takeover)受微器官球體之大小(例如直徑)的限制。微器官球體之此種特性可促進生物及臨床相關次殖株之分析。雖然此種隔離可在多個繼代後丟失，但可分開回收及培養個別微器官球體，允許分離特定次殖株。分離不同選殖群體之能力亦促進旨在理解促成藥物敏感性及抗性之分子因子之研究。在一些變型中，可使用成像以識別及分離一或多個不同次殖株。
於微器官球體中生長之細胞可比習知類器官更可靠且更快地獲得更能代表源組織或腫瘤之3D結構。例如，液滴內部的局部環境可促進培養基中生長因子、營養物及其他成分之交換，此促進類器官之生長。營養物遍及相對小、球形液滴中之擴散之促進可導致在更快時間尺度上確立之更高傾向。
微器官球體及用於形成其之設備描述於國際專利申請案第PCT/US2020/026275號中，且標題為「METHODS AND APPARATUSES FOR PATIENT-DERIVED MICRO-ORGANOSPHERES」，該案之全部揭示係以全文引用之方式併入本文中。
圖2A為微器官球體形成系統200之示意圖，該微器官球體形成系統200包括微器官球體產生器210、樣本源212、流體源230、輸出252或一或多個流體導管216中之一者或多者，流體導管216經結構設計成在輸出252與微器官球體產生器210之間流體連通。微器官球體產生器210可包括複數個微流體裝置214，其經結構設計成同時製造(例如平行操作)微器官球體。在一些變型中，流體源230可包含本體油(bulk oil)及/或清潔流體。在一些變型中，輸出252可包括經結構設計成分開接收複數個微流體裝置214之各別輸出之複數個回收容器。
圖2B為流體耦接於聚合器240與輸出252之間之去乳化器250之示意圖。例如，去乳化器250可流體地耦接至聚合器240之輸出及輸出252可使用各別流體導管216流體耦接至去乳化器250之輸出。在一些變型中，聚合器240及去乳化器250的溫度可調節在約37℃。
圖2C為微器官球體形成系統202之示意圖，該微器官球體形成系統202包括微器官球體產生器210、樣本源212、流體源230及聚合器240。在一些變型中，微器官球體產生器210可包括微流體裝置214。微流體裝置214可使用各別流體導管216流體耦接至樣本源212、流體源230及聚合器240。例如，微流體裝置214可接收來自樣本源212及流體源230之輸入，且將一或多個微器官流體輸出至聚合器240。在圖2C中，微器官球體產生器210及聚合器240彼此分離。
圖2D為微器官球體形成系統204之示意圖，該微器官球體形成系統204包括微器官球體產生器210、樣本源212、流體源230及聚合器240。在一些變型中，微器官球體產生器210可包括微流體裝置214。微流體裝置214可使用各別流體導管216流體耦接至樣本源212、流體源230及聚合器240。例如，微流體裝置214可接收來自樣本源212及流體源230之輸入，且將微器官球體輸出至聚合器240。在圖2D中，微器官球體產生器210及聚合器240可耦接在一起。
在一些變型中，系統200、202、204及去乳化器250中之一者或多者可為壓力及溫度受控(例如調節)。在一些變型中，微流體裝置214中之一或多個部分可為視覺化(例如可由使用者查看，藉由成像裝置成像)。例如，微流體裝置之接合(例如交叉、T-接合)可為成像可見。在一些變型中，微流體裝置214中之一者或多者可以預定時間間隔(例如在每次運行之後)滅菌(例如洗滌)。
圖3A為微器官球體形成系統300之示意圖，該微器官球體形成系統300包括微器官球體產生器310、開關314、樣本源330、流體源334及輸出352。在一些變型中，系統300可包括單一通道組態，其中該微器官球體產生器310包括針對樣本源330、流體源334及輸出352中之各者之單一通道。
圖3B為微器官球體形成系統302之示意圖，該微器官球體形成系統302包括微器官球體產生器310、開關314、樣本源330、流體源334及輸出352。在一些變型中，系統302可包括多通道組態，其中該微器官球體產生器310包括針對樣本源330、流體源334及輸出352中之各者之複數個通道。多通道組態可允許靈活性，減少運行時間，且促進連續操作，以及各運行之間的清潔(例如洗滌、滅菌)。
圖4A為微器官球體形成系統400之平面圖，該微器官球體形成系統400包括微流體裝置412、蓋413、開關414 (例如嵌入式開關)、感測器416 (例如輸出流量感測器)、流體源434 (例如50 mL本體試劑(bulk reagent))、廢液容器436 (例如50 mL廢液模組)、輸出452 (例如1.7 mL輸出配接器)及貯集槽453 (例如減少之樣本貯集槽)。圖4B為呈封閉組態(例如，其中該蓋為413，係封閉於微流體裝置412之上)之微器官球體形成系統400之透視圖及圖4C為描繪為呈開放組態(例如，其中該蓋為413，經打開以促進存取微流體裝置412)之微器官球體形成系統400之透視圖。在一些變型中，當蓋413呈封閉組態時，可進行微器官球體產生過程。在一些變型中，開放組態促進操作者存取微流體裝置412。在一些變型中，蓋413可包括透明部分，其經結構設計成實現目視微流體裝置412 (例如，以用於成像裝置)。
圖7為微器官球體形成系統700之例示性變型之影像，該微器官球體形成系統700包括微流體裝置712、開關714、泵720 (例如流體泵、空氣泵)、成像裝置732、輸出752 (例如輸出線)及輸入裝置768 (例如開關控制)。 微器官球體產生器
在一些變型中，微器官球體產生器110 (例如DMOS、產生器、液滴產生器)可包括至少部分封閉之包殼(例如外殼)，其中進行一或多個自動化微器官球體形成步驟。例如，微器官球體產生器110可經結構設計成使用一或多個開關114、泵120及平臺122將樣本源130及流體源134轉移至微流體裝置112中。溫度調節器118及泵120可經結構設計成促進微流體裝置112中微器官球體110之形成。視需要，一或多個感測器116及/或成像裝置132可經結構設計成監測微器官球體形成過程。計算裝置160可經結構設計成接收感測器資料及/或成像資料且用於控制微器官球體產生器110。一或多個流體導管(例如連接器、管、連接器、線)可在微流體裝置112與泵120、樣本源130、流體源134及/或廢液容器136之間流體連通。
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括透明窗及/或開口以實現目視微器官球體產生過程(例如樣本、流體、混合物、微器官球體)。 微流體裝置
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個微流體裝置112，其經流體耦接至樣本源130或流體源134中之一者或多者。在一些變型中，微器官球體使用約5 µL至約5 mL(包括之間的所有範圍及子值)之樣本體積自單一微流體裝置112來形成。在一些變型中，樣本體積可為約5 µL、約10 µL、約20 µL、約35.3 µL、約50 µL、約100 µL、約250 µL、及約500 µL、約1 mL、約1.5 mL、約2 mL、約2.5 mL、約3 mL、約3.5 mL、約4 mL、約4.5 mL或約5 mL。
在一些變型中，樣本可包含少於約10,000個細胞至約100,000個細胞，包括之間的所有範圍及子值。在一些變型中，樣本可包含約3,500個至約100,000個細胞。在一些變型中，樣本可包含約3,500個至約7,500個細胞。
在一些變型中，形成的微器官球體可包含約10個細胞/17 nL微器官球體、約20個細胞/17 nL微器官球體或約100個細胞/17 nL微器官球體(包括之間的所有範圍及子值)之濃度。
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括同時操作之複數個微流體裝置112，從而實現較高通量並行操作。在一些變型中，微流體裝置112可包括可釋離之蓋，其經結構設計成允許裝置112之清潔及再使用。例如，一或多個流體通道及微流體裝置112可經滅菌(例如洗滌)以供再使用。在一些變型中，微流體裝置112可包括透明部分，其經結構設計成用於目視且實現如本文更詳細地描述的成像。
在一些變型中，生物樣本可在生物安全櫃中製備且封閉(例如密封)於微流體裝置112中，由此防止污染。在一些變型中，微流體裝置112可與微器官球體產生器110一起使用。在一些變型中，微流體裝置112可經結構設計成供單次使用(例如作為單次使用消耗品(single-use consumable))。
圖5為包括輸入通道512、輸出通道520及接合特徵530之微流體裝置500之例示性變型之橫截面視圖。在一些變型中，接合特徵(例如凹口)可經結構設計成以預定組態裝配至對應微器官球體系統(例如外殼)中。亦即，接合特徵可確保微流體裝置500以預定定向加載且不以其他方式加載。在一些變型中，微流體裝置500可經結構設計成產生包含約300 µm之直徑之微器官球體。在一些變型中，通道512、520可包括蛇形形狀，該蛇形形狀經結構設計成最小化裝置500大小同時維持具有預定背壓之層流。在一些變型中，通道512、520之較大直徑部分可經結構設計成防止初級樣本(例如細胞結塊(cellular clump)、蛋白質聚集物、碎片)堵塞微流體裝置500。微流體裝置500可為單次使用或多次使用裝置。 開關
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個開關114 (例如閥)，其經耦接至微流體裝置112、樣本源130、流體源134及/或廢液容器136且經結構設計成對微流體裝置112提供輸入/輸出控制且確保樣本源130與可重複之輸出度量之一致處理。在一些變型中，開關114可藉由計算裝置160控制且可回應於例如藉由感測器116產生的感測器資料及藉由成像裝置132產生的成像資料而操作。 感測器
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個感測器116，其經結構設計成監測微器官球體形成過程之一或多個組件及/或步驟。在一些變型中，該一或多個感測器116可包括一或多個感測器、機械感測器、電壓及/或電阻(或電容、或電感)感測器、力感測器、其組合及類似者。在一些變型中，一或多個感測器116可經結構設計成測定一或多個參數，諸如流量、壓力、pH、溶解氣體濃度、滲透壓、濁度、水合、導電率、吸光度、營養物濃度、廢液濃度、離子濃度、氧濃度、溫度、其組合及類似者。
在一些變型中，經耦接至微流體裝置112之流量感測器可經結構設計成產生感測器資料(例如流速資料)，其可由計算裝置160接收以控制微器官球體產生器110 (例如，開關114、溫度調節器118、泵120)、聚合器140或去乳化器150中之一者或多者。例如，當用於形成微器官球體時，細胞外基質(諸如Matrigel®)可包含寬廣範圍之黏度，此可導致恆定壓力下之流速變化。在一些變型中，流量感測器可經結構設計成測定微流體裝置112中之流速。一致流速可藉由回應於測定的流速而改變壓力(例如，經由泵120)來維持，由此改良液滴形成之一致性。在一些變型中，壓力及溫度可基於感測器資料及/或成像資料中之一者或多者來控制。
在一些變型中，一或多個感測器(例如近接感測器)可經結構設計成測定產生器110包殼(例如敞開蓋、封閉蓋)之位置。亦即，近接感測器之獨立部分可定位在蓋(例如帽(lid))之側面且產生對應於敞開狀態及封閉狀態之信號。 溫度調節器
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個溫度調節器118。溫度調節器118可包括加熱器、冷卻器(例如帕耳貼(Peltier)裝置)、或經耦接至微器官球體產生器110 (例如微流體裝置112、開關114、泵120、流體導管)、樣本源130、流體源134、聚合器140或去乳化器150中之一者或多者之溫度感測器中之一者或多者。在一些變型中，計算裝置160可耦接至且經結構設計成基於例如感測器資料及/或成像資料控制溫度調節器118。在一些變型中，溫度調節器118可經結構設計成使溫度活化水凝膠(例如Matrigel®)聚合。 泵
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個泵120 (例如流體泵)，其經結構設計成控制流體流入及流出微流體裝置112。在一些變型中，一或多個泵可經耦接至與產生器110流體連通之流體導管且經結構設計成產生通過產生器110之預定流體流速以促進微器官球體組之形成。在一些變型中，泵120可包括正排量泵(例如蠕動泵)、離心泵或其組合及類似者。在一些變型中，一或多個樣本源130可耦接至流體泵120。
在一些變型中，泵120可包括一或多個閥。泵120可由計算裝置160以預定方式控制。例如，一或多個泵及開關可以預定順序依序活化以確保具有可重複之輸出度量之樣本之一致處理。在一些變型中，泵120可經結構設計成產生約100 mbar至約1000 mbar之壓力。 平臺
在一些變型中，微器官球體產生器110可包括一或多個平臺122 (例如可移動之臺、托架)，其經結構設計成使產生器110之一或多個組件相對於彼此定位。例如，平臺122可經結構設計成使微流體裝置112相對於平臺122保持(例如固定)就位。平臺122可進一步結構設計成移動(例如以一或多個自由度，沿著預定X軸及/或Y軸移位)以便將微流體裝置112定位在相對於樣本源130、流體源134及成像裝置132的預定位置。一旦定位，微流體裝置112可例如接收來自成像裝置132之光束，該光束可允許成像及後續資料處理。在一些變型中，平臺122可經結構設計成移動微流體裝置112以用於與經耦接至樣本源130、流體源134、廢液容器136或類似者中之一者或多者之一或多個流體線連接(以流體連通方式)。另外或是或者，平臺122可經結構設計成將流體線朝著固定微流體裝置112移動。 樣本源
在一些變型中，樣本源130可包含一或多個癌細胞、基質細胞、細胞系、非癌細胞、類器官、患者衍生之異種移植物、在控制或不受控制之化學計量下之細胞混合物、單細胞懸浮液、冷凍組織(例如人體生物資料庫(biobank))、新鮮切除、生檢(例如細針抽吸物)及細胞外基質(ECM) (例如Matrigel®)、其組合及類似者。例如，樣本可衍生自患者，諸如自小患者生檢提取，(例如用於快速診斷以導引療法)，衍生自切除的患者組織，包括切除的初級腫瘤或功能障礙器官之部分(例如用於高通量篩選)。用於形成微器官球體(例如離散組織)之樣本組織(例如生檢)可衍生自正常或健康生物組織，或衍生自遭受疾病或病患之生物組織，諸如衍生自腫瘤之組織或流體。用於微器官球體中之組織可包括免疫系統之細胞，諸如T淋巴細胞、B淋巴細胞、多形核白血球、巨噬細胞及樹突細胞。在一些變型中，該等細胞可為幹細胞、祖細胞或體細胞。在一些變型中，組織可為哺乳動物細胞，諸如人類細胞或來自動物(諸如小鼠、大鼠、兔)之細胞、其組合及類似者。在一些變型中，樣本源130可包含發現於基質血管流份中之前脂肪細胞(preadipocytes)、間質幹細胞(MSCs)、肥大細胞、及脂肪組織巨噬細胞、血管及/或微血管片段。
在一些變型中，微器官球體可包含一或多種細胞類型，包括但不限於神經元、心肌細胞、肌细胞、軟骨細胞、胰臟腺泡細胞、蘭氏小島(islets of Langerhans)、骨細胞、肝細胞、柯弗氏細胞(Kupffer cells)、纖維母細胞、成肌細胞、衛星細胞(satellite cells)、內皮細胞、脂肪細胞、前脂肪細胞、膽汁上皮細胞、其組合及類似者。細胞可生檢自骨髓、皮膚、軟骨、腱、骨骼、肌肉(包括心臟肌)、血管、角膜、神經、腦、胃腸道、腎、肝臟、胰臟(包括胰島細胞)、肺、垂體、甲狀腺、腎上腺、淋巴、唾液、卵巢、睾丸、子宮頸、膀胱、子宮內膜、前列腺、外陰或食管組織中之一者或多者。
一般而言，此等組織(及產生之細胞)可一般取自生檢以形成微器官球體。因此，組織可衍生自生檢、手術樣本、抽吸、引流或含細胞流體中之任何者。適宜含細胞流體包括血液、淋巴、皮脂液、尿液、腦脊髓液或腹膜液中之任何者。例如，在具有種植性轉移之患者中，卵巢或結腸癌細胞可自腹膜液分離得。相似地，在患有子宮頸癌的患者中，子宮頸癌細胞可取自宮頸部，例如藉由大切除轉化區(transformation zone)或藉由錐體生檢。在一些變型中，微器官球體可含有駐留在原始組織或流體中之多種細胞類型。在一些變型中，該等細胞可直接從患者獲得，無需次培養之中間步驟，或其可首先進行中間培養步驟以產生初級培養物。
在一些變型中，不同樣本類型(例如細胞、ECM)可在微流體裝置112中混合之前配置於樣本源130之獨立腔室(例如管、貯集槽、隔室)中。在一些變型中，樣本源130可設定在預定溫度(例如4℃、約4℃至約8℃)。
在使用細胞及/或細胞簇以形成微器官球體之前，可將樣本(例如腫瘤樣本)解離成細胞及/或細胞簇。 成像裝置
在一些變型中，系統100可包括一或多個成像裝置132，其經結構設計成產生藉由控制器(例如處理器及記憶體)處理的成像資料。例如，成像裝置(例如攝影機)可經結構設計成成像微流體裝置112、聚合器140或去乳化器150中之一者或多者以用於監測微器官球體形成過程。在一些變型中，該混合物及/或微器官球體之一或多種特性可至少基於成像資料來估算。在一些變型中，該系統之溫度及/或壓力可至少基於成像資料來控制。例如，微流體裝置112內的壓力可基於自成像資料估算的所形成微器官球體之大小及形狀而即時修改。
在一些變型中，成像裝置132可包括攝影機、透鏡、光學感測器(例如帶電荷之耦接裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)光學感測器)、光源、其組合及類似者。例如，光學感測器可為具有或不具有彩色濾光器陣列及相關處理電路之CMOS或CCD陣列。在一些變型中，光源(例如，雷射、LED、燈或類似者)可經結構設計成產生可藉由光纖電纜攜載的光或成像裝置132可包括經結構設計成提供照明之一或多個LEDs。例如，成像裝置132可包括一束可撓光學纖維(例如纖維鏡(fiberscope))。纖維鏡可經結構設計成接收且傳播來自外部光源之光。
在一些變型中，成像裝置132可包括一或多種顯微鏡檢技術諸如共焦顯微鏡檢，由於與類器官相比微器官球體之直徑相對較小，因此實現完全堆積成像。一些習知生物成像系統受限於約300 µm之成像深度。然而，類器官通常包含介於約1 mm至約2 mm之間的深度。因此，習知成像系統具有約三分之一或更少類器官之目視。在一些變型中，微器官球體可包含約300 µm或更小之深度，該深度允許對整個微器官球體進行高通量成像。此外，本文所述的微器官球體之一致性實現其在單一焦點平面上之對準，使得顯微鏡(例如共焦顯微鏡)可經結構設計成同時成像複數個微器官球體。此外，微器官球體之較小相對大小(例如直徑)允許增加之空間密度及意欲在單一視野中成像之較高數目之微器官球體。例如，微器官球體可為球形且具有約14 nL之體積，此顯著小於具有半球形圓頂形狀及約50 µL之體積之類器官。因此，微器官球體(亦即沿著焦點z-軸)之深度可顯著小於類器官。因此，微器官球體可使用完全堆積成像來成像，而習知類器官之厚度需要多平面中(例如z-堆疊)之影像擷取以進行準確成像因此，習知微器官球體成像之速度及通量可相對於類器官成像改良。圖14為使用本文所述的成像裝置之一組識別的微器官球體1410之影像1400。圖14顯示各液滴內之均勻分佈之一組細胞。 流體源
在一些變型中，微器官球體系統100可包括一或多個流體源134，包括但不限於細胞外基質蛋白(例如纖連蛋白)、藥物(例如小分子)、肽、抗體(例如可調節細胞存活、增殖或分化中之任何者)、特定細胞功能之抑制劑、試劑、不可混溶之材料(例如疏水性、油)、天然凝膠、合成凝膠(例如水凝膠)、流體基質材料、其組合及類似者。
在一些變型中，流體基質材料可經結構設計成形成離散細胞分散在其內之撐體或支撐網路。在一些變型中，流體基質材料可包含一或多種聚合物及水凝膠，包括膠原蛋白、纖維蛋白、殼聚糖、Matrigel®、聚乙二醇、聚葡萄糖(包括化學可交聯或光可交聯之聚葡萄糖)、及類似者、以及電紡生物、合成或生物合成摻合物。例如，基質材料可為包含膠原蛋白1型(諸如自大鼠尾部獲得的膠原蛋白1型)之凝膠。在一些變型中，凝膠可為純膠原蛋白1型凝膠或可為除其他組分 (諸如其他細胞外基質蛋白)之外包含膠原蛋白1型之凝膠。合成凝膠可指不天然存在於天然中之凝膠。合成凝膠之實例包括衍生自聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙烯酸羥基乙酯(PHEMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚環氧乙烷(PEO)及類似者中任何者之凝膠。
在一些變型中，水凝膠可包含聚合材料，包括但不限於藻酸鹽、膠原蛋白(包括膠原蛋白I型及VI型)、彈性蛋白、角蛋白、纖連蛋白、蛋白多糖、糖蛋白、聚乳酸、聚乙二醇、聚己酸內酯、聚交酯(polycolide)、聚二氧雜環己酮、聚丙烯酸酯、聚胺甲酸酯、聚碸、肽序列、蛋白質及衍生物、寡肽、明膠、彈性蛋白、纖維蛋白、層連結蛋白、聚甲基丙烯酸酯、聚乙酸酯、聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯、聚酸酐、聚胺基酸碳酸酯、多醣及經修飾之多醣、及其衍生物及共聚物以及無機材料，諸如玻璃，諸如生物活性玻璃、陶瓷、二氧化矽、氧化鋁、方解石、羥磷灰石、磷酸鈣、骨骼、其組合、及類似者。
在一些變型中，流體源134可包括一或多個溫度控制隔室。在一些變型中，流體的數量及量可足以供應複數個製造運行。例如，加載細胞可確保流體源之量對於進行每次運行而言足夠。 廢料容器
在一些變型中，微器官球體系統100可包括一或多個廢液容器136，其經流體耦接至微器官球體產生器110及/或去乳化器150。廢液容器136可經結構設計成儲存來自微器官球體形成過程之廢液產物，諸如來自去乳化器150之油及/或其他廢液產物。 聚合器
在一些變型中，微器官球體系統100可包括一或多個聚合器140，其經耦接至微流體裝置112之輸出且經結構設計成使該混合物(例如液滴)聚合以形成微器官球體(例如液滴微器官球體)組。在去乳化之前，使混合物聚合可增加穩定性。在一些變型中，聚合器140可經結構設計成將混合物加熱至預定溫度(例如約37℃，約10℃至約40℃之間)一段預定時間量。在一些變型中，聚合器140可與微流體裝置112整合或不同。例如，微流體裝置112可經結構設計成在約4℃之溫度下形成混合物。該混合物可流入至微流體裝置112內的聚合器140 (例如加熱腔室)中。聚合器140可經結構設計成使用溫度調節器118之加熱器在約37℃下使混合物聚合。例如，溫度調節器118可經耦接至聚合器140周圍的導熱材料以均勻地將熱量分配至混合物。聚合器140可包括一或多個溫度感測器，其經結構設計成產生微器官球體形成過程之閉環控制之感測器資料。另外或是或者，聚合器140可包含化學聚合(例如使用鈣以使混合物聚合)。 去 乳化器
在一些變型中，微器官球體系統100可包括一或多個去乳化器150。在一些變型中，可將在聚合之後形成的微器官球體浸漬於可藉由去乳化器150移除的流體(諸如油)中。在自油分離之後，可將生長培養基引入至微器官球體。在一些變型中，去乳化器150可包括獨立微流體裝置，其經結構設計成將經聚合之液滴微器官球體自油過濾至生長(例如細胞培養)基中。
圖6A為基於磁性分離之去乳化器600之示意圖。去乳化器600可包括第一入口610A (例如油及微器官球體入口)、第一出口612A (例如油及廢液出口)、第二入口620A (例如生長培養基及洗滌入口)及第二出口622A (例如生長培養基及微器官球體出口)。第一入口610A及第二入口620A可配置於去乳化器600之第一側及第一出口612A及第二出口622A可配置於去乳化器600之與第一側相對的第二側。在一些變型中，第一流體(例如油)及經聚合之微器官球體650之混合物可接收於第一入口610A中。第二流體(例如生長培養基、洗滌液、水性溶液)可接收於第二入口620A中。去乳化器600可經結構設計成用於層流，如圖6A中所顯示，使得來自第二入口620A之水性流體及來自第一入口610A之油之疏水特性不在去乳化器600內混合。相反地，第一流物流630A (例如油流物流)及第二流物流632A (例如水性流物流)經結構設計成平行流過去乳化器600。在一些變型中，去乳化器600可包括充當分流器的磁鐵640，該分流器經結構設計成將含有磁性奈米粒子之微器官球體650從第一流物流630A (例如油流物流)分離。在一些變型中，磁鐵640經結構設計成沿著去乳化器600之預定長度延伸。當微器官球體650流過去乳化器600時，磁鐵640可經結構設計成自該第一流物流630A (例如油流物流)及第二流物流632A (例如水性流物流)分離微器官球體650。
圖6B為去乳化器602，經結構設計成利用層流特性及小微結構(例如微柱)以將經聚合之液滴自油過濾至培養基中。去乳化器602可包括第一入口610B (例如油及微器官球體入口)、第一出口612B (例如油及廢液出口)、第二入口620B (例如生長培養基及洗滌入口)及第二出口622B (例如生長培養基及微器官球體出口)。第一入口610B及第二入口620B可配置於去乳化器602之第一側及第一出口612B及第二出口622B可配置於去乳化器602之與第一側相對的第二側。在一些變型中，第一流體(例如油)及經聚合之微器官球體650之混合物可接收於第一入口610B中。第二流體(例如生長培養基、洗滌液、水性溶液)可接收於第二入口620B中。在一些變型中，去乳化器602可經結構設計成用於層流，如圖6B中所顯示，使得來自第二入口620B之水性流體及來自第一入口610B之油之疏水特性不在去乳化器602內混合。相反地，第一流物流(例如油流物流(未顯示))及第二流物流(例如水性流物流(未顯示))平行流過去乳化器602。在一些變型中，去乳化器602可包括分流器660 (例如一組微柱，以經灰色填充之圓圈顯示於圖6B中)，其經結構設計成自第一流物流(例如油流物流)分離微器官球體650 (以未填充之圓圈顯示於圖6B中)。分流器660可經結構設計成沿著去乳化器602之預定長度延伸。在微器官球體650流過去乳化器602時，分流器660之微柱可經結構設計成將微器官球體650從第一流物流(例如油流物流)及第二流物流(例如水性流物流)分離。在一些變型中，微柱可以與第一流物流(例如油流物流)呈約一度的角而定位於第二流物流(例如水性流物流)中，由此迫使微器官球體650自第一流物流進入至第二流物流，同時允許各流物流保持平行流動。微柱之間距可為使得微器官球體650無法通過微柱之間距且該間距可根據預期液滴大小在製造中變化。
在去乳化器600或602之遠端，第一流物流可經結構設計成流過第一出口612A或612B且第二流物流可經結構設計成流過第二出口622A或622B。在一些變型中，第一出口612A或612B可為與廢液容器(未顯示)流體連通，及第二出口622A或622B可為與輸出(例如收集容器)流體連通以促進高百分比之形成的微器官球體之回收。與習知去乳化方法相反，如本文所述的去乳化器600或602可經結構設計成自動去乳化微器官球體而無需手動處置或離心。
在一些變型中，去乳化可基於連續上清液檢定。在一些變型中，可培養孔(例如96孔板)內的個別微器官球體使得可以預定時間間隔分離(fractioned off)上清液。可分開檢定所收集的上清液。 輸出
在一些變型中，微器官球體系統100可包括一或多個輸出152 (例如容器(vessel)、容器(container)、收集器、孔、檢定或回收容器)，其經結構設計成接收所形成微器官球體。在一些變型中，可將預定數目之微器官球體分配至複數個孔中。在一些變型中，輸出152可經結構設計成耦接至微器官球體。例如，微器官球體可強力地附接至孔之預定部分(例如在孔之底部之預定位置)，由此實現高通量處理，諸如快速基質交換及具有增加之對一或多種化學及機械處理之抗性之固定成像。
在一些變型中，輸出152 (例如孔板)可包括一或多個塗層及紋理(例如圖案)。在一些變型中，孔之底表面可經塗覆及/或圖案化以促進微器官球體附接至底表面。例如，可將非特異性抗體附接至板之底部，其中該等抗體包含對蛋白質或形成微器官球體之骨架之其他分子之親和力。因此，接觸該等抗體的微器官球體可強力結合至板之底部。在一些變型中，一或多種塑膠可配置於輸出之表面(例如孔之底部)上且經結構設計成附接(例如結合)至微器官球體。 計算裝置
在一些變型中，系統100可包括計算裝置160，其包括控制器(例如處理器162、記憶體164)、通訊裝置166、輸入裝置168、顯示器170或其組合。計算裝置160可經結構設計成控制(例如操作)系統100。計算裝置160可包括複數個裝置。例如，微器官球體產生器110可封閉計算裝置160之一或多個組件(例如處理器162、記憶體164、通訊裝置166)而計算裝置160之一或多個組件可遠端提供至微器官球體產生器110 (例如輸入裝置168或顯示器170)。
在一些變型中，控制器可經結構設計成接收對應於該混合物或微器官球體組中之一者或多者之成像資料，且至少基於成像資料來估算該組微器官球體之一或多種特性。在一些變型中，控制器可經結構設計成接收對應於微器官球體組之成像資料，且至少基於成像資料來識別包含介於約50 µm與約500 µm之間之直徑之該組微器官球體。
在一些變型中，控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算複數個孔中之微器官球體數。
在一些變型中，控制器可經結構設計成自該一或多個感測器接收感測器資料，且至少基於感測器資料來估算微器官球體組之一或多種特性。在一些變型中，控制器可經結構設計成至少基於成像資料及感測器資料來修改該泵或溫度中之一者或多者。
在一些變型中，控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算該混合物之一或多種特性。例如，該混合物之特性中之一者或多者包括細胞總數及活細胞數。在一些變型中，控制器可經結構設計成至少基於成像資料來估算該生物樣本之一或多種特性。例如，生物樣本之特性中之一者或多者包括細胞總數及活細胞數。
在一些變型中，控制器可經結構設計成接收對應於一或多個微器官球體中一或多種細胞，或一或多種細胞之特性。 處理器
在此描述的處理器(例如處理器162)可處理資料及/或其他信號以控制系統之一或多個組件(例如微器官球體產生器110、成像裝置132或計算裝置160)。處理器可經結構設計成接收、處理、編譯、計算、儲存、存取、讀取、寫入及/或傳輸資料及/或其他信號。另外或是或者，處理器可經結構設計成控制裝置之一或多個組件及/或計算裝置之一或多個組件(例如控制臺、觸控螢幕、個人電腦、膝上型電腦、平板電腦、伺服器)。
在一些變型中，處理器可經結構設計成存取或接收來自微器官球體產生器110、成像裝置132、伺服器、計算裝置160或儲存媒體(例如記憶體、快閃驅動、記憶卡、資料庫)中之一者或多者之資料及/或其他信號。在一些變型中，處理器可為經結構設計成運行及/或執行一組指令或代碼之任何適宜處理裝置且可包括一或多個資料處理器、影像處理器、圖形處理單元(GPU)、物理處理單元、數位信號處理器(DSP)、類比信號處理器、混合信號處理器、機器學習處理器、深度學習處理器、有限狀態機(FSM)、壓縮處理器(例如資料壓縮以減少信號速率及/或記憶要求)、加密處理器(例如，針對安全無線資料轉移)及/或中央處理單元(CPU)。處理器可為例如通用處理器、場域可程式閘陣列(FPGA)、應用特定積體電路(ASIC)、處理器板及/或類似者。處理器可經結構設計成運行及/或執行與系統相關之應用程序及/或其他模組、程序及/或功能。基礎裝置技術可提供於各種組件類型(例如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)技術(像互補金屬氧化物半導體(CMOS))、雙極技術(像射極耦合邏輯(ECL))、聚合物技術(例如矽共軛聚合物及金屬共軛聚合物-金屬結構)、混合類比及數位及類似者中。
本文所述的系統、裝置及/或方法可藉由軟體(於硬體上執行)、硬體或其組合進行。硬體模組可包括例如通用處理器(或微處理器或微控制器)、場域可程式閘陣列(FPGA)及/或應用特定積體電路(ASIC)。軟體模組(於軟體上執行)可以各種軟體語言(例如電腦代碼)表示，包括結構化文本、typescript、C、C++、C#、Java®、Python、Ruby、Visual Basic®、及/或其他物件導向、程序性或其他程式語言及開發工具。電腦代碼之實例包括但不限於微代碼或微指令、諸如藉由編譯器產生之機器指令、用於產生網路服務之代碼及包含藉由電腦使用解釋器執行的較高階指令之文件。電腦代碼之另外實例包括但不限於控制信號、加密代碼及壓縮代碼。 記憶體
此處描述的微器官球體系統及裝置可包括經結構設計成儲存資料及/或資訊之記憶體(例如記憶體164)。在一些變型中，記憶體可包括隨機存取記憶體(RAM)、靜態RAM (SRAM)、動態RAM (DRAM)、記憶體緩衝器、可抹除可程式唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除唯讀記憶體(EEPROM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、揮發性記憶體、非揮發性記憶體、其組合或類似者中之一者或多者。在一些變型中，記憶體可儲存指令以致使處理器執行與裝置相關之模組、程序及/或功能，諸如影像處理、影像顯示、感測器資料、資料及/或信號傳輸、資料及/或信號接收、及/或通訊。本文所述的一些變型可關於一種具有非暫時性電腦可讀取媒體(亦可稱為非暫時性處理器可讀取媒體)之電腦儲存產品，該非暫時性電腦可讀取媒體在其上具有用於進行各種電腦實施操作之指令或電腦代碼。電腦可讀取媒體(或處理器可讀取媒體)為非暫時性的，因為其本身不包括暫時性傳播信號(例如，傳播電磁波攜載資訊於傳輸介質(諸如空間或電纜)上)。電腦代碼(亦可稱為代碼或算法)可為彼等出於特定目的或多種目的而設計及建構者。在一些變型中，記憶體可經結構設計成儲存任何所接收資料及/或藉由計算裝置及/或成像裝置產生的資料。在一些變型中，記憶體可經結構設計成暫時或永久地儲存資料。 輸入裝置
在一些變型中，顯示器可包括及/或可操作地耦接至輸入裝置168 (例如觸控螢幕)，其經結構設計成自使用者接收輸入資料。例如，輸入裝置168 (例如鍵盤、按鈕、觸控螢幕)之使用者輸入可藉由系統100之處理器(例如處理器162)及記憶體(例如記憶體164)接收及處理。輸入裝置可包括至少一個開關，其經結構設計成產生使用者輸入。例如，輸入裝置可包括供使用者提供對應於使用者輸入之輸入(例如手指接觸於觸控表面)之觸控表面。輸入裝置(包括觸控表面)可經結構設計成使用複數種觸控敏感性技術中之任何者來偵測觸控表面上之接觸及移動，該複數種觸控敏感性技術包括電容性、電阻性、紅外、光學成像、分散性信號、聲脈衝識別及表面聲波技術。在包括至少一個開關之輸入裝置之變型中，開關可具有例如按鈕(例如硬鍵、軟鍵)、觸控表面、鍵盤、類比搖桿(例如手搖桿(joystick))、定向墊、滑鼠、軌跡球、點動盤(jog dial)、步進開關、揺桿開關(rocker switch)、指標裝置(例如記錄針(stylus))、運動感測器、影像感測器及麥克風中之至少一者。運動感測器可自光學感測器接收使用者移動資料且將使用者手勢分類為使用者輸入。麥克風可接收音頻資料且識別使用者語音為使用者輸入。
在一些變型中，微器官球體系統可視需要包括除顯示器之外的一或多個輸出裝置，諸如例如音頻裝置及觸覺感知裝置。音頻裝置可聽力輸出任何系統資料、警報及/或通知。例如，當偵測到故障時，音頻裝置可輸出音響警報。在一些變型中，音頻裝置可包括揚聲器、壓電音頻裝置、磁致伸縮揚聲器及/或數位揚聲器中之至少一者。在一些變型中，使用者可使用音頻裝置及通訊通道來與其他使用者通訊。例如，使用者可形成音頻通訊通道(例如VoIP呼叫)。
另外或是或者，該系統可包括經結構設計成向使用者提供另外感官輸出(例如力回饋)之觸覺感知裝置。例如，觸覺感知裝置可產生觸覺反應(例如振動)以確認使用者輸入至輸入裝置(例如觸控表面)。作為另一個實例，觸覺感知回饋可通知處理器覆蓋使用者輸入。 通訊裝置
在一些變型中，計算裝置可包括通訊裝置(例如通訊裝置166)，其經結構設計成與另一個計算裝置及一或多個資料庫通訊。通訊裝置可經結構設計成藉由有線或無線連接將計算裝置連接至另一系統(例如網際網路、遠端伺服器、資料庫)。在一些變型中，該系統可經由一或多個有線及/或無線網路與其他裝置通訊。在一些變型中，通訊裝置可包括射頻接收器、傳輸機、及/或經結構設計成與一或多個裝置及/或網路通訊之光學(例如紅外)接收器及傳輸機。通訊裝置可藉由線及/或無線通訊。
通訊裝置可包括經結構設計成接收及發送RF信號之RF電路。RF電路可將電信號轉換成電磁信號/自電磁信號轉換成電信號且與通訊網路及其他通訊裝置經由電磁信號通訊。RF電路可包括用於進行此等功能之熟知電路，包括但不限於天線系統、RF收發器、一或多個放大器、調諧器、一或多個振蕩器、數位信號處理器、CODEC晶片組、訂戶識別模組(SIM)卡、記憶體等等。
透過該等裝置中之任何者之無線通訊可使用複數個通訊標準、協定及技術中之任何者，包括但不限於全球行動通訊系統(GSM)、強化資料GSM環境(EDGE)、高速下行封包存取(HSDPA)、高速上行封包存取(HSUPA)、演進、僅資料(EV-DO)、HSPA、HSPA+、Dual-Cell HSPA (DC-HSPDA)、長期演進(LTE)、近場通訊(NFC)、寬頻分碼多重存取(W-CDMA)、分碼多重存取(CDMA)、分時多重存取(TDMA)、藍牙、無線保真度(WiFi) (例如IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n及類似者)、國際網路協定上的語音(VoIP)、Wi-MAX、電子郵件協定(例如網際網路訊息存取協定(IMAP)及/或郵局協定(POP))、即時訊息(例如延伸傳訊及呈現協定(XMPP)、即時傳訊及呈現利用延伸的對話啟動協定(SIMPLE)、即時傳訊及呈現服務(IMPS))、及/或短訊息服務(SMS)、EtherCAT、OPC統一架構、或任何其他適宜通訊協定。在一些變型中，本文中的裝置可彼此直接通訊而不透過網路(例如透過NFC、藍牙、WiFi、RFID及類似者)傳輸資料。
在一些變型中，本文所述的系統、裝置及方法可經由例如一或多個網路與其他無線裝置通訊，其中的各者可為任何類型之網路(例如有線網路、無線網路)。通訊可經加密或可不經加密。無線網絡可指任何類型之數位網絡，其未藉由任何類型之電纜連接。無線網絡中無線通訊之實例包括但不限於蜂巢、無線電、衛星及微波通訊。然而，無線網路可連接至有線網路以便與網際網路、其他載體語音及資料網路、商業網路及個人網路介接。有線網絡通常於銅雙絞線(copper twisted pair)、同軸電纜及/或光纖電纜之上攜載。存在許多不同類型之有線網路，包括廣域網路(WAN)、都會區域網路(MAN)、局部區域網路(LAN)、區域網路區域網路(IAN)、校區區域網路(CAN)、全球區域網路(GAN)(像網際網路)及虛擬私人網路(VPN)。下文中，網絡係指無線、有線、公共及私人資料網路之任何組合，該等無線、有線、公共及私人資料網路通常透過網際網路互連，以提供統一網絡及資訊存取系統。
蜂巢通訊可涵蓋諸如GSM、PCS、CDMA或GPRS、W-CDMA、EDGE或CDMA2000、LTE、WiMAX及5G網絡標準之技術。有些無線網絡部署將來自多蜂巢網絡之網路組合或使用蜂巢、Wi-Fi及衛星通訊之組合。 顯示器
可將影像資料輸出於微器官球體系統100之顯示器(例如顯示器170)上。在一些變型中，顯示器可包括發光二極體(LED)、液晶顯示器(LCD)、電致發光顯示器(ELD)、電漿顯示面板(PDP)、薄膜電晶體(TFT)、有機發光二極體(OLED)、電子紙/電子油墨顯示器(e-ink display)、雷射顯示器及/或全像式顯示器中之至少一者。在一些變型中，顯示器170可整合為微器官球體產生器110之觸控螢幕。 II.    方法
此處描述使用本文所述的自動化微器官球體系統及裝置形成微器官球體之方法。例如，微器官球體可在包括微流體及微流體元件之單一端對端整合工作流程中形成、識別及估算。此外，所識別微器官球體可基於一或多種微器官球體特性精確分佈以實現例如快速藥物篩選。圖8為一般描述形成微器官球體之方法之變型之流程圖。方法800可包括自樣本(例如患者衍生之組織樣本)解離細胞802。在一些變型中，細胞可使用機械消化、酵素消化、其組合或類似者中之一者或多者來解離。可處理任何組織類型。在一些變型中，該等細胞可經混合以形成例如細胞及基於Matrigel®之混合物。在一些變型中，該等細胞亦可經混合以形成細胞及本文所述的Matrigel之任何替代物。
在一些變型中，根據步驟804，可估算及/或測定一或多種細胞特性。例如，離散細胞之一部分可經染色(例如AO/PI)以估算活細胞數及死細胞數。此等細胞估算值允許以預定濃度(例如每單位體積的活細胞數)形成微器官球體。樣本之估算細胞特性(諸如接種密度)可使得具有高於預定臨限值之死細胞數(或密度)之樣本被排除。在一些變型中，具有預定數目之活細胞之微器官球體可基於濃度且藉由控制所形成微器官球體的大小(例如直徑)而形成。活細胞數可用於測定流體基質材料之體積以形成預定濃度之混合物。
在一些變型中，可根據步驟806形成微器官球體組。在一些變型中，該等細胞可進行快速封裝以形成具有預定空間分佈之混合物之液滴。在一些變型中，可控制(例如，基於溫度及壓力)液滴的大小(例如直徑)以形成包含預定細胞數及濃度之微器官球體。
在一些變型中，根據步驟808，可估算及/或測定一或多種微器官球體特性。在一些變型中，可估算每單位體積的微器官球體數。該估算值可用於確保細胞類型組成及預期活細胞數滿足預定標準，且允許控制封裝後每個液滴的細胞數。例如，所形成微器官球體之一部分可經染色(例如AO/PI染色)以測定活細胞數及死細胞數。圖10及11如本文更詳細地描述說明離散細胞及液滴之估算過程之變化。在一些變型中，微器官球體形成可對應於每個液滴的細胞數之泊鬆採樣分佈(Poisson sampling distribution)。在一些變型中，該微器官球體組可在溶液中進行攪拌同時進行成像以改良微器官球體特性之估算。
在一些變型中，可根據步驟810輸出微器官球體組。例如，該微器官球體組可用於藥物檢定接種(plating)。在一些變型中，在一或多個容器(vessel) (例如孔、容器(receptacle)、容器(container))中之攪拌或受控分配中之一者或多者可實現泊鬆樣本分佈。圖12說明如本文更詳細地描述的攪拌及分配過程之一個變型。在一些變型中，可產生孔之成像資料以例如估算作為基線之輸出微器官球體之數目及位置。在一些變型中，每孔的液滴數可用於定量分析結果之正規化。在一些變型中，若孔內的液滴數不符合預定範圍，則一或多個孔可被排除。
在一些變型中，微器官球體可經攪拌以確保生長培養基內懸浮液中之均勻分佈，而微器官球體經輸出至例如孔板(例如細胞培養容器(6孔板至1536孔板)中的檢定孔)。例如，可使用振盪燒瓶、手動吸移、揺桿及類似者以確保微器官球體之均勻分佈。在一些變型中，該微器官球體組可使用吸移或液體處置器中之一者或多者輸出。例如，液體處置器可經結構設計成直接自包含微器官球體之攪拌式容器吸移。
在一些變型中，根據步驟812，可估算該微器官球體組之一或多個確立特性。例如，以定期時間間隔進行成像可確認確立微器官球體組且可實現例如基於預定標準接種微器官球體之後約2天至約8天內開始藥物檢定。相反地，使用習知類器官之藥物篩選可能需要約6週至約8週來產生及形成具有足夠數目之細胞以用於測試藥物反應之類器官，此可為耗時且昂貴的，尤其作為診斷工具。在一些變型中，本文所述的微器官球體可在少於約2週內提供藥物檢定結果。圖13說明配置於孔中之液滴之估算過程之一個變型，如本文更詳細地描述。
在一些變型中，成像裝置可經結構設計成產生一組孔(例如孔板之各孔)之成像資料。處理器可經結構設計成使用一或多種電腦視覺技術基於成像資料估算細胞經時之表面積及體積。例如，微器官球體之確立特性可包括微器官球體之大小、體積或生長速率中之一者或多者。在一些變型中，微器官球體可基於一或多個預定臨限值(例如70 µm 2之中位面積，為初始細胞質量的雙倍)識別為已確立。
在一些變型中，可分析成像資料以識別各微器官球體內具有大於預定臨限值之直徑(例如單細胞之預期直徑)之一或多個物體。因此，可僅識別多細胞或類器官體。例如，各微器官球體內識別的各物體之表面積(例如µm 2)可經時(例如小時、天)估算及追蹤。此方法可產生定量資料且處於高敏感度下以測定確立且實現藥物給藥投與。
在一些變型中，微器官球體可在約一天內形成且可在形成之後約2天至約8天內確立。使用微器官球體之藥物檢定可在約4天或更短時間內運行，由此使用本文所述的系統及方法在約14天內實現功能診斷。
圖9為一般描述形成微器官球體之方法之變型之流程圖。在一些變型中，方法900可包括根據步驟902，自樣本(例如患者衍生之組織樣本)解離細胞。例如，樣本可機械及/或化學解離(例如酵素處理)。機械解離可包括中斷締合細胞之間的連接，例如，使用手術刀或剪刀或藉由使用機器(諸如均質機)。化學解離可包括利用一或多種酵素處理細胞以破壞締合細胞之間的連接，包括例如膠原酶、分散酶(dispase)、DNA酶及/或玻尿酸酶中之任何者。一或多種酵素可在不同反應條件下使用，諸如在37℃下在水浴中或在室溫下培養。
在一些變型中，離散組織可經處理以移除死的及/或死亡中的細胞及/或細胞碎片。移除此類死的及/或死亡中的細胞可包括珠粒、過濾、抗體方法、其組合、或類似者中之一者或多者。例如，膜聯蛋白V-生物素結合接著生物素結合至鏈黴親和素磁珠可實現自活細胞分離凋亡細胞。
在一些變型中，來自患者之樣本可為來自生檢(例如，使用生檢針或穿刺)。例如，生檢可利用可插入至患者組織中以移除生檢的14號、16號、18號(等)針來採取。
在一些變型中，可將離散細胞懸浮於載體材料中。在一些變型中，載體材料可包含流體基質材料。在一些變型中，載體材料可為具有經結構設計成在微器官球體之聚合及形成之前延遲細胞於細胞懸浮液中之沉降之黏度水準之材料。在一些變型中，載體材料可具有足夠黏度以允許離散生檢組織細胞保持懸浮於懸浮液中直至聚合。在一些變型中，可流動或攪拌未聚合之材料以便保持細胞懸浮及/或根據需要分佈。
在一些變型中，根據步驟904，可選擇一組離散細胞以進行分析。在一些變型中，根據步驟906，可估算所選組離散細胞之一或多種特性。例如，如圖10之方法1000中所顯示，所選組(例如子組)離散細胞1002可經計數且用一或多個live/dead染劑染色1004。live/dead染劑之非限制性實例包括鈣黃綠素AM (活)、乙錠同型二聚體(死)、臺盼藍(trypan blue) (活)、Hoechst (核)及吖啶橙(AO)及碘化丙啶(PI) (AO/PI)。AO/PI為基於螢光之細胞存活率檢定，其中活細胞螢光綠(例如526 nm最大發射波長)及死細胞螢光紅(例如617 nm最大發射波長)。檢定輸出1006可包括患者細胞樣本中之細胞總數、活細胞總數及死細胞總數。
在一些變型中，根據步驟908，可基於一組離散細胞之估算特性來設定一或多個微器官球體產生參數。例如，圖10之方法1000之結果可用於告知方法1010之微器官球體產生參數，由此實現預定數目之活細胞1012與預定體積之流體的混合使得標靶數目之活細胞配置於各微器官球體1014中。微器官球體產生參數可包括流體流速、溫度、壓力或類似者中之一者或多者。
在一些變型中，根據步驟910，可將離散細胞與流體基質材料組合以形成混合物(例如未聚合之混合物)。例如，該混合物可包含離散細胞懸浮於該混合物中。在一些變型中，該等細胞可在預定溫度(例如在約1℃至約210℃之間)下保持懸浮且未聚合。未聚合之混合物可以液滴形式分配至不可混溶之材料(諸如油)中。液滴之大小及形狀可對應於所形成微器官球體之大小及形狀。例如，均勻大小的液滴可藉由將未聚合之材料物流組合至不可混溶之材料(例如油)之一或多股(例如，兩股會聚)物流中而形成使得兩股物流之流速及/或壓力可決定未聚合之材料之液滴如何在其與不混溶之材料相交時形成。
在一些變型中，微器官球體之大小(例如直徑)可基於系統中之壓力或材料之黏度中之一者或多者來控制。任一參數之變化均會改變所形成微器官球體之大小(例如直徑)之一致性。例如，當各種液體(例如細胞及流體基質材料)到達交叉點(例如T-接合)及組合時，需要時間來穩定跨系統之壓力。壓力變化將造成液滴大小之變異。例如，經引入至微流體產生器 (例如微流體晶片)中之氣泡可改變系統中之壓力且因此改變所形成微器官球體之大小(例如直徑)。
另外或是或者，一或多個液滴可藉由印刷(例如藉由將液滴印刷至表面上)形成。例如，液滴可經印刷至表面(諸如平坦或成型表面)上，且聚合。在一些變型中，液滴可使用自動分配器(例如吸移裝置)形成，該自動分配器適於將預定量之未聚合之混合物釋放至表面上，釋放至空氣中，及/或釋放至液體介質(包括不可混溶之流體)中。 將非細胞物體引入至微器官球體中
另外或是或者，步驟910可包括藉由組合一或多種非細胞物體來形成混合物。例如，微器官球體可包括一或多個非細胞物體。在一些變型中，非細胞物體可在微器官球體形成之前添加至細胞之混合物。在一些變型中，非細胞物體亦可在其形成後併入至微器官球體中。在一些變型中，非細胞物體可包含惰性粒子。
在一些變型中，各微器官球體可包含約1至約10,000個非細胞物體，例如約10至約7,500個、約10至約5,000個、約100至約2,500個非細胞物體。
在一些變型中，非細胞物體可充當識別微器官球體之識別碼(例如條碼)。在沒有任何方式來識別微器官球體之情況下，若在微器官球體已移動之前及之後對特定孔進行成像，則可能很難或不可能將第一組及第二組影像中之微器官球體匹配以進行時移成像。因此，將識別碼引入至微器官球體中可克服此種挑戰且允許時移成像。在一些變型中，新增作為識別碼的非細胞物體不影響生物過程。
在一些變型中，非細胞物體可包含不同大小的粒子、發光器(photophore)、螢光團、螢光粒子、著色粒子、磁性粒子及/或可磁化粒子。如圖17中所顯示，在一些變型中，為了產生獨特識別碼(例如條碼)，可在微器官球體形成之前將A型粒子1710 (例如磁性粒子及/或可磁化粒子)及/或B型粒子1720 (例如不同大小之粒子、發光器、螢光團、螢光粒子及/或著色粒子)之高度可變源引入至C型粒子1730 (例如細胞、細胞混合物、生物活性組分)之混合物中。例如，在混合過程期間對A型及/或B型粒子之隨機取樣可產生各微器官球體中A型及/或B型粒子之可獨特識別之組合，其有效地充當各微器官球體之獨特識別碼。A型、B型及C型粒子之組合可在細胞外基質/水凝膠1740中組合用於微器官球體產生1750以產生複數組微器官球體1760、1762、1764。一或多個識別碼可在顯微鏡系統上讀取且以視覺或算法解碼，由此實現跨工作流程、重訂格式步驟、機械操縱及各種其他應用(諸如流動式細胞測量術)之單一微器官球體追蹤。在一些應用中，識別碼允許微器官球體之高通量分選。
在一些變型中，磁性粒子可包含一或多個鐵磁性、順磁性或其他類型之磁性粒子。在一些變型中，磁性粒子可包含Fe 3O 4。例如，磁性粒子允許透過使用磁鐵來機械操縱及控制微器官球體，由此允許提高工作流程之各個步驟(諸如相分離/去乳化、快速基質交換及特定位置的微器官球體濃度)之效率及能力。例如，磁性粒子可允許將微器官球體濃縮為單一層於孔或培養板之底部以用於成像，於孔或培養板之中心以用於一或多個微器官球體之成像，及/或於特定位置以促進微器官球體組之回收。
細胞封裝可包括各種形式。在第一變型中，可將單細胞懸浮液添加至細胞外基質以形成包含預定細胞數遍佈液滴之微器官球體。在第二變型中，可將細胞在多個步驟中封裝以便於較大細胞外基質液滴中建立細胞之高密度核。在此等變型中，單細胞可以高於第一變型之濃度再懸浮於細胞外基質中且封裝於比第一變型中顯著更小的液滴中。可使此等液滴聚合且再懸浮於新鮮未聚合之細胞外基質中。可再次處理此懸浮液而形成與第一變型大致相同大小之含有單一高密度聚合細胞核之新液滴。
如圖19中所顯示，微器官球體產生可包括一或多種形式之細胞封裝。在情境A (1910)下，可將單細胞懸浮液加入至細胞外基質且微器官球體產生器可經結構設計成在產生時產生一組包含預定細胞數遍佈液滴之微器官球體。然後可使此等液滴聚合且加以分析。或者，在情境B (1920、1930)中，可將細胞在多個步驟中封裝以便於較大細胞外基質液滴中建立細胞之高密度核。在情境B中，可將單細胞以高於情境A之濃度再懸浮於細胞外基質中且封裝於顯著小於情境A之液滴中。可使此等液滴聚合且再懸浮於新鮮未聚合之細胞外基質中。可於微器官球體產生器上再次處理此懸浮液以建立與情境A相同大小的含有單一高密度聚合細胞核的新液滴。然後，此等液滴可遵循與情境A相同的操縱及分析程序。
在一些變型中，微器官球體可經固定至表面。例如，微器官球體可經固定至孔或培養板之底部。
若微器官球體包含磁性及/或可磁化粒子，則磁力可用於將微器官球體固定在預定位置。例如，磁力可施加至孔之中心。若使用高通量成像器，若所有微器官球體均可捕獲於視野中且聚焦於孔之中心，則資料擷取可為高效的。
在一些變型中，微器官球體亦可透過生化構件固定於特定位置，此可包括利用細胞外基質凝膠之化學組合物以用特異性結合細胞外基質凝膠的抗體捕獲基於凝膠之微器官球體。
在一些變型中，抗體可以至少兩種方式固定至孔或培養板之底部。在一些變型中，抗體可藉由在高pH、低離子強度緩衝液(諸如磷酸鹽緩衝鹽水(PBS))中培養而直接結合至未處理之聚苯乙烯培養皿表面。在此環境中，抗體可優先透過與聚苯乙烯之疏水相互作用結合至表面。
在一些變型中，培養板可在附接抗體之前用蛋白A或蛋白G預塗覆。由於蛋白A/G結合至抗體之Fc區，因此此方法可將抗體之可變區正確定向至本體溶液(bulk solution)且遠離板表面。在一些變型中，可將抗體在高pH、低離子強度緩衝液(諸如PBS)中培養以誘導對板之結合。
在一些變型中，可在洗滌後將約1至10 ug抗體固定至板表面。一些細胞外基質凝膠由顯著比例之膠原蛋白IV及層連結蛋白組成。用抗小鼠層連結蛋白及/或抗小鼠膠原蛋白IV抗體衍生化且與基於Matrigel®之微器官球體一起培養之培養板可導致其經由抗體固定至培養板。例如，圖18A及18B為描繪用小鼠抗層連結蛋白及/或小鼠抗膠原蛋白IV抗體經由直接結合至聚苯乙烯(圖18A)或蛋白A介導之連接(圖18B)將培養板衍生化而導致將基於Cultrex之微器官球體以抗體濃度依賴性方式固定化，將由於培養基變化而實現的損失最小化之線圖。將資料繪製為平均值，其中誤差表示為96孔板中每孔液滴之5次重複測量之SEM。在一些變型中，在37℃下培養至少16小時後，可進行上清液交換，其中微器官球體損失最小。
在一些變型中，微器官球體可藉由離心沉積於孔或培養板之底部。就特定幾何形狀而言，微器官球體可集中在預定位置。
在一些變型中，微器官球體可位於孔或培養板之底部的預定位置。例如，可於孔或培養板之底部製造圖案以促進定位。在一些變型中，可於孔或培養板之底部蝕刻微坑以增加對微器官球體之親和力。在一些變型中，在用具有對微器官球體之親和力之材料塗覆孔或培養板之底部之後，可使用雷射蝕刻器以自不需要微器官球體的所有位置移除塗層。圖案不限於孔或培養板，且可施加至其他容器。
在一些變型中，根據步驟912，可產生對應於微器官球體形成過程(例如細胞、流體基質材料、混合物)之感測器資料。例如，感測器資料可藉由本文更詳細地描述的系統100之一個或多個感測器116產生。
在一些變型中，根據步驟914，可產生對應於微器官球體形成過程(例如細胞、流體基質材料、混合物)之成像資料。例如，如本文所述的成像裝置132可經結構設計成產生對應於混合物形成(例如細胞及流體基質材料在交叉或接合處之交叉)之成像資料。在一些變型中，可成像所形成微器官球體以供進一步分析。
在一些變型中，根據步驟916，可基於感測器資料及/或成像資料來估算混合物及/或微器官球體之一或多種特性。例如，可處理成像資料以產生所形成液滴之大小分布。在一些變型中，一或多種特性可包括每個液滴的細胞數、細胞於液滴中之分佈、液滴大小(例如直徑)或類似者中之一者或多者。
在一些變型中，微器官球體特性可透過擷取無感應器資料之成像資料來估算。
在一些變型中，可基於影像資料估算微器官球體特性。例如，圖10之步驟1010說明所形成微器官球體子組可用AO/PI染色以計數每微器官球體的活及死細胞數。估算的特性可實現排除具有例如高於預定臨限值之死細胞數(或密度)之運行。
本文所述的系統及裝置可允許形成包含預定細胞數之微器官球體。例如，將每微器官球體20個細胞作為目標之一組25次運行形成具有每個液滴19.3個平均活細胞及每個液滴活細胞% CV (內運行及間運行)分別為13.3%及13.1%之微器官球體。
關於直徑，圖11說明可使用高通量顯微鏡檢對所形成微器官球體(例如約100個液滴)子組成像。影像分析可產生平均直徑及方差(% CV)之估算值。落在預定直徑範圍之外的運行可能被排除。
本文所述的系統及裝置可允許形成包含預定直徑之微器官球體。例如，將300 µm細胞作為目標之一組42次運行形成具有302 µm之平均直徑及液滴直徑% CV (內運行及間運行)分別為20.2%及11.1%之微器官球體。
返回至方法900，在一些變型中，根據步驟918，可基於估算的特性更新一個或多個微器官球體產生參數。例如，可基於估算的特性調整樣本及流體之溫度及/或流體流速。此實現微器官球體形成過程之閉合迴路控制以提高效率及產率。在一些變型中，可使用不具有感測器資料之成像資料以估算特性。可基於估算的特性調整溫度、流體流速及/或其他條件中之一者或多者。
在一些變型中，根據步驟920，可使混合物聚合以形成微器官球體組。在一些變型中，可使混合物(例如液滴)聚合以形成含在不可混溶之材料(例如油)中之微器官球體。例如，可將不可混溶之材料加熱至引起未聚合之混合物(例如未聚合之材料中之流體基質材料)聚合之溫度。
在一些變型中，根據步驟922，可去乳化微器官球體組。例如，可藉由洗滌以移除不可混溶之流體及/或藉由使用關於圖6A描述的去乳化器600或關於圖6B描述的去乳化器602將微器官球體自不可混溶之流體分離。
在一些變型中，根據步驟924，可攪拌微器官球體組。例如，圖12說明經懸浮於溶液中之微器官球體組且經攪拌以更均勻地分佈微器官球體。
在一些變型中，根據步驟926，可輸出微器官球體組。在一些變型中，可使用壓力、聲音、進料(charge)、其組合及類似者來分配液滴。例如，如圖12中所顯示，可使用液體處置器以將預定體積之微器官球體(以預定濃度)分配至生長容器(例如96孔板、384孔板、1536孔板)。例如，控制分配在孔中之總細胞質量可有利於依靠細胞活性的定量測量。
在一些變型中，根據步驟928，可產生微器官球體組之成像資料。例如，可成像及分析孔板之各孔中之微器官球體。在一些變型中，根據步驟930，可基於成像資料估算微器官球體組之一或多種特性。例如，圖13說明可使用高通量顯微鏡檢對輸出微器官球體子組進行成像。影像分析可產生每孔微器官球體之平均數量及方差(% CV)的估算值。落在預定值範圍之外的運行可被排除。
在一些變型中，液滴直徑可藉由系統之組態、樣本對基質(諸如Matrigel®)之比率及每個液滴的細胞數來控制。液滴直徑可藉由經由高通量顯微鏡檢及影像分析測定每次運行微器官球體形成之後的平均液滴大小及方差(% CV)來監測。在一些變型中，可成像約100個液滴之採樣以估算平均液滴大小及方差。可重複未通過平均值及方差臨限值之運行。
本文所述的系統及裝置可允許形成包含預定直徑之微器官球體。例如，將300 µm細胞作為目標之一組42次運行形成具有302 µm之平均直徑及液滴直徑% CV (內運行及間運行)分別為20.2%及11.1%之微器官球體。
本文所述的系統及裝置可允許每孔輸出預定數目之微器官球體。例如，將每孔30個微器官球體作為目標之一組運行具有每孔31.2個微器官球體的平均數目，及每孔的液滴數% CV(內運行及間運行)各為20.6%。
在一些變型中，根據步驟932，可培養微器官球體組。例如，可將培養基提供至微器官球體以實現其確立及生長。在一些變型中，微器官球體可經培養任何所需時間，或可立即冷凍保存及/或檢定。在一些變型中，微器官球體可經培養約1天至約3天、約1天至約4天、約1天至約5天、約1天至約6天、約1天至約7天、約1天至約8天、約1天至約9天、約1天至約10天、約1天至約11天、約1天至約14天，包括之間的所有子值及範圍。在一些變型中，微器官球體中之細胞可生長及/或分裂(例如雙重)至多約六個繼代。在培養之後，該等細胞可例如冷凍保存及/或加以檢定。
在一些變型中，用於微器官球體之培養基可含有基礎培養基(例如DMEM F12或RPMI 1640)、緩衝液(例如HEPES)、麩胺酸、抗生素、其組合及類似者。培養基可進一步補充適合於所培養細胞類型之生長因子。表1提供可用於補充生長培養基以產生用於所指示細胞類型之類器官之例示性生長因子。 表1
細胞類型 例示性生長因子
結腸直腸癌 A83-01、B27、EGF、[Leu15]-胃泌素I、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、Noggin、Primocin、前列腺素E2、R-Spondin 1、SB202190、Y-27632
小腸及結腸 A83-01、B27、EGF、[Leu15]-胃泌素I、N-乙醯基半胱胺酸、N2、菸鹼醯胺、Noggin、R-Spondin 1、SB202190、小鼠重組Wnt-3A、Y-27632
肺及氣管 A83-01、B27、FGF7、FGF10、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、Noggin、R-Spondin 1、Primocin、SB202190、Y-27632
乳癌 A83-01、B27、EGF、FGF7、FGF10、N-乙醯基半胱胺酸、神經調節素I (Neuregulin I)、菸鹼醯胺、Noggin、Primocin、R-Spondin 3、SB202190、Y-27632
食道 B27 w/o維生素A、CultureOne補充劑、EGF、FGF10、HGF、N2、Noggin
肝臟及脾臟 A83-01、B27 (w/o維生素A)、CHIR99021、EGF、FGF7、FGF10、HGF、N2、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、R-Spondin 1、[Leu15]-胃泌素I、TGFa、Y-27632
腎臟 A83-01、B27、EGF、FGF10、N-乙醯基半胱胺酸、Primocin、R-Spondin 1、Y-27632
胃 A83-01、B27 w/o維生素A、EGF、FGF10、[Leu15]-胃泌素I、N-乙醯基半胱胺酸、Noggin、Primocin、R-Spondin 1、小鼠重組Wnt-3A、Y-27632
腦幹及大腦 Neurobasal、2-巰基乙醇、B27 w/o維生素A、胰島素、MEM-NEAA、N2
心臟 Activin A、B27、BMP-4、CHIR99021、EGF、FGF-2、L-抗壞血酸2-磷酸鹽倍半鎂鹽水合物
睾丸 EGF、胰島素-運鐵蛋白-硒
嗅覺 B27、EGF、FGF、人類、Jagged-1、N2、N-乙醯基半胱胺酸、Noggin、R-Spondin 1、小鼠重組Wnt-3A、Y-27632
胰臟 A83-01、B27、EGF、FGF10、[Leu15]-胃泌素I、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、Noggin、Primocin、R-Spondin 1、小鼠重組Wnt-3A
肉瘤 L-麩醯胺酸、青黴素/鏈黴素、胎牛血清、HI
膽管癌，膽管 A83-01、B27、EGF、Forskolin、[Leu15]-胃泌素I、N2、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、R-Spondin 1、Y-27632
卵巢癌 17-B雌二醇、A83-01、B27 不含維生素A、EGF、HGF、IGF1、N2補充劑、N-乙醯基半胱胺酸、神經調節素I、菸鹼醯胺、Noggin、R-spondin 1、SB203580 (p38i)、Y-27632
肝臟肝細胞癌 A83-01、B27、EGF、FGF10、毛喉素(forskolin)、[Leu15]-胃泌素I、HGF、N2、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、R-Spondin 1、小鼠重組Wnt-3A
頭頸癌 A83-01、B27、CHIR99021、EGF、FGF2、FGF10、毛喉素、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、Noggin、前列腺素E2、R-Spondin 1、Y-27632
肝臟 非必需胺基酸、Normacin、A38-01、B27、N2、N-乙醯基半胱胺酸、菸鹼醯胺、Y-27632、CHIR99021、EGF、HGF、TNFa、地塞米松(Dexamethasone) (DEX)
在一種例示性方法中，來自臨床生檢之組織樣本可經切碎或切除且然後在約4℃下懸浮於溫度敏感凝膠(諸如Matrigel®)中，且此後流過微流體液滴晶片。在一些變型中，經均質化組織樣本中的細胞數可使用自動化細胞計數器來估算，且然後以特定所需密度再懸浮於凝膠中以便基於預定液滴體積提供預定細胞數/液滴。在一些變型中，微流體裝置之核T-接合可經結構設計成產生體積及材料組成實質上均勻之基於凝膠之油包水型液滴。凝膠中之經均質化之組織樣本可經分配至液滴「微型反應器」中且該凝膠可在約37℃下培養後固化。去乳化可自油相回收含有微器官球體之液滴。所得產物可包含例如與傳統3D細胞培養技術相容之數千個均勻凝膠腫瘤液滴。
在其他例示性方法中，可使用基於影像之方法來擷取3D結構(例如多細胞及細胞間接觸)來週期性地監測患者/供者衍生之微器官球體，其可比2D培養形式更準確地模擬親本腫瘤之生物學。在一些變型中，「確立」之測定係基於基於本文所述的成像資料跨越大型代表性液滴樣本之3D結構之系統性擷取來進行。成像資料可包括每天拍攝一次的顯微鏡影像，且經分析以估算可用於產生物體大小分布之曲線之液滴內部的物體之直徑。在液滴物體超過代表單細胞之直徑之後全身且一致地生長之後，樣本可被視為「已確立」，且因此在生物上代表親本腫瘤。
在一些變型中，具有大於約700 µm 2之測量表面積之微器官球體內的類器官可被視為已確立。類器官佔用整個液滴之最大表面積為約96,000 µm 2。由於檢定孔可每孔具有多於一個液滴，因此當孔內的至少一個液滴符合一組預定標準(例如大於約700 µm 2之表面積)時，該孔可被視為已確立且準備好用於下游檢定。在一些變型中，當在孔中測定的液滴的約30%具有表面積約700 µm 2之至少一個類器官時，檢定孔可被視為已確立。
如圖15A及15B之影像(1500、1510)中所顯示，當培養時，微器官球體中之類器官快速生長且確立自身為類器官。在初始生長階段期間，單個液滴可包含複數個類器官。隨著時間的進行，多個類器官可合併成較大類器官且每個液滴形成單一類器官。圖16之影像(1600、1610)允許將微類器官與習知類器官進行比較。例如，消化新鮮臨床乳癌樣本且一分為二以進行微器官球體及類器官產生。將微器官球體以60個細胞/液滴接種於96孔板中，且將等效數目之細胞/孔接種於Matrigel®圓頂中以用於在獨立96孔板中進行類器官培養。約3天後，微器官球體早已形成大型3D結構(約200 µm直徑)且準備好用於藥物檢定，而在習知類器官培養物中之3D結構係小且稀疏分佈的。來自各培養物之代表性孔之4X影像顯示於圖16之各別影像(1600、1610)中。
本文所述的微器官球體可用作健康組織模型或患病組織模型。因此，本揭示係關於一種測定患者對治療之反應之方法，該方法包括：(a)自患者獲得具有細胞之生物樣本；(b)將該等細胞封裝於微器官球體中；(c)使該等微器官球體與治療接觸；(d)於該等微器官球體上進行檢定；及(e)基於來自該檢定之結果測定對治療之反應。在一些變型中，該治療包括藥物或藥物候選物。在一些變型中，治療包括化療、靶向或基於免疫細胞之療法。值得注意的是，本揭示允許例如在自患者接收細胞的約14天內快速評估患者對治療之反應。在一些變型中，該評估可包括測定健康組織對預定治療(例如藥物或藥物候選物)之反應。在一些變型中，該反應可包括毒性及/或另一種可測定之藥物反應。
在一些變型中，該檢定為細胞存活率檢定。細胞存活率檢定之實例包括但不限於cellTiter-Glo®、cellTiter-Glo® 3D、活/死螢光標記及成像。
在一些變型中，該檢定為細胞上色測試，例如微器官球體中細胞之原位螢光染色。在細胞上色檢定中，將一或多個螢光團標記至一或多個蛋白質/細胞或細胞外結構。例如，參見Bray等人，「Cell Painting, a high-content image-based assay for morphological profiling using multiplexed fluorescent dyes」，Nature Protocols 2016，11，1757-1774，其內容係以引用之方式併入。
另外資料亦可藉由進行此項技術中已知的各種表徵方法，諸如組織學(例如E&H and IHC staining of FFPE blocks of DMOS)、DNA/RNA測試、本體細胞存活率(bulk cell viability)檢定(例如cellTiter-Glo® / cellTiter-Glo® 3D)、蛋白質體學及自上清液之ctDNA檢定獲自生物樣本及/或微器官球體。表徵方法可對各微器官球體作為整體或其一部分(諸如微器官球體中之細胞或微結構)進行。細胞可自微器官球體提取以例如透過單細胞定序、流動式細胞測量術、FACS或其他技術來獨立地分析或操縱。表徵方法亦可對自具有微器官球體之溶液或懸浮液獲得的上清液進行。
在一些變型中，生物樣本為腫瘤組織。因此，除了微器官球體之外，對腫瘤組織本身進行的測量可提供另外資料以幫助測定患者對治療之反應。
如本文所用，無菌應理解為對一些變型之非限制性描述，即一種提供本揭示之某些系統及方法之操作上之優點之可選特徵。維持無菌性通常為細胞處理所需但可以各種方式來達成，包括但不限於提供無菌試劑、培養基、細胞及其他溶液；在裝載後對匣及/或匣組件進行滅菌(保持細胞產物免於破壞)；及/或在無菌包殼、環境、建築物、房間或類似者中操作該系統。此使用者或系統進行的滅菌步驟可使該匣或匣組件無菌及/或保持該匣或匣組件之無菌性。
引用的所有參考文獻均以全文引用之方式併入本文中。
如本文所用，除非本文另外清楚地指明，否則單數形式「一」、「一個」及「該」包括複數個指示物。除非另外規定，否則「及」如本文所用與「或」互換使用。
如本文所用，術語「實質上」、「約(approximately)」及「約(about)」一般意指規定值之平均加上或減去10%，例如，約100將包括90至110。
如本文所用，片語「及/或」應理解為意指如此共接合的元件中之「任一者或二者」，亦即，在一些情況下共結合存在而在其他情況下分開存在之元件。以「及/或」列出的多個元件應以相同方式解釋，亦即，如此共接合的元件中之「一者或多者」。可視需要存在除了由「及/或」條款具體識別的元件之外的其他元件，無論與具體識別的其等元件相關或不相關。因此，作為一個非限制性實例，當與開放式語言諸如「包括」結合使用時，提及「A及/或B」可在一個變型中僅指A (視需要包括除B以外的元件)；在另一個變型中，僅指B (視需要包括除A以外的元件)；在又另一個變型中，係指A及B (視需要包括其他元件)；等。
如本文所用，術語「或」應理解爲具有與如以上所定義的「及/或」相同的含義。例如，當將清單中的項目分開時，「或」或「及/或」應解釋為包含性，亦即，包含許多元件或元件清單中之至少一者，但亦包括超過一者、及視需要之另外未列出的項目。僅術語清楚地相反指示諸如「僅一者」或「恰好一者」，或當用於申請專利範圍中時，「由......組成」將指包含許多元件或元件清單中之恰好一個元件。一般而言，當在排他性術語(諸如「任一者」、「一者」、「僅一者」或「恰好一者」)之前時，術語「或」如本文所用應僅解釋為指示排他性替代(亦即「一者或另一者但不是兩者」)。「基本由……組成」當在申請專利範圍中使用時應具有其如專利法領域中所使用的尋常含義。
如本文所用，片語「至少一者」在關於一或多個元件之清單時應理解為意指選自元件清單中之元件之任何一者或多者之至少一個元件，但不一定包括元件清單中明確列出的每一個元件中之至少一者且不排除元件清單中之元件之任何組合。此定義亦允許可視需要存在除了片語「至少一者」所指的元件清單中具體識別的元件之外的元件，無論與具體識別之彼等元件相關或不相關。因此，作為一個非限制性實例，「A及B中之至少一者」(或等效地，「A或B中之至少一者」，或等效地，「A及/或B中之至少一者」)在一個變型中可指至少一個，視需要包括多於一個A，且不存在B (及視需要包括除B以外的元件)；在另一個變型中可指至少一個，視需要包括多於一個B，且不存在A (及視需要包括除A以外的元件)；在又另一個變型中可指至少一個，視需要包括多於一個A ，及至少一個，視需要包括多於一個B (及視需要包括其他元件)；等等。
除非本文另外清楚地指明，否則本揭示之任何態樣之所有變型均可組合使用。
除非本文另外清楚地要求，否則在整個描述及申請專利範圍中，詞語「包含(comprise/comprising)」及類似者應以包容意義而不是排他性或詳盡意義來解釋；亦即，以「包括但不限於」意義來解釋。使用單數或複數數量的詞語亦分別包括複數及單數數量。此外，詞語「本文」、「上文」、「下文」及類似含義的詞語在用於本申請案中時應指本申請案整體而非本申請案之任何特定部分。
儘管本文中已顯示且描述本發明之變型，但熟習此項技術者應理解此類變型僅以舉例方式提供。熟習此項技術者現將在不脫離本發明下做出許多變化、改變及替換。應理解，本文所述的本發明變型之各種替代可用於實踐本發明。希望隨後申請專利範圍界定本發明之範疇且由此涵蓋此等申請專利範圍及其等效物之範疇內之方法及結構。
100:微器官球體形成系統 110:微器官球體產生器 112:微流體裝置 114:開關 116:感測器 118:溫度調節器 120:泵 122:平臺 130:樣本源 132:成像裝置 134:流體源 136:廢液容器 140:聚合器 150:去乳化器 152:輸出 160:計算裝置 162:處理器 164:記憶體 166:通訊裝置 168:輸入裝置 170:顯示器 200:微器官球體形成系統 202:微器官球體形成系統 204:微器官球體形成系統 210:微器官球體產生器 212:樣本源 214:微流體裝置 216:流體導管 230:流體源 240:聚合器 250:去乳化器 252:輸出 300:微器官球體形成系統 302:微器官球體形成系統 310:微器官球體產生器 314:開關 330:樣本源 334:流體源 352:輸出 400:微器官球體形成系統 412:微流體裝置 413:蓋 414:開關 416:感測器 434:流體源 436:廢液容器 452:輸出 453:貯集槽 500:微流體裝置 512:輸入通道 520:輸出通道 530:接合特徵 600:去乳化器 602:去乳化器 610A:第一入口 610B:第一入口 612A:第一出口 612B:第一出口 620A:第二入口 620B:第二入口 622A:第二出口 622B:第二出口 630A:第一流物流 632A:第二流物流 640:磁鐵 650:微器官球體 660:分流器 700:微器官球體形成系統 712:微流體裝置 714:開關 720:泵 732:成像裝置 752:輸出 768:輸入裝置 800:方法 802:步驟 804:步驟 806:步驟 808:步驟 810:步驟 812:步驟 900:方法 902:步驟 904:步驟 906:步驟 908:步驟 910:步驟 912:步驟 914:步驟 916:步驟 918:步驟 920:步驟 922:步驟 924:步驟 926:步驟 928:步驟 930:步驟 932:步驟 1000:方法 1002:離散細胞 1004:染色 1006:檢定輸出 1010:方法 1012:預定數目之活細胞 1014:微器官球體 1400:影像 1410:微器官球體 1500:影像 1510:影像 1600:影像 1610:影像 1710:A型粒子 1720:B型粒子 1730:C型粒子 1740:細胞外基質/水凝膠 1750:微器官球體產生 1760:微器官球體 1762:微器官球體 1764:微器官球體 1910:情境A 1920:情境B 1930:情境B
圖1為微器官球體形成系統之例示性變型之方塊圖。
圖2A為微器官球體形成系統之例示性變型之示意圖。圖2B為去乳化器之例示性變型之示意圖。圖2C為微器官球體形成系統之另一例示性變型之示意圖。圖2D為微器官球體形成系統之另一例示性變型之示意圖。
圖3A為微器官球體形成系統之例示性變型之示意圖。圖3B為微器官球體形成系統之另一例示性變型之示意圖。
圖4A為微器官球體形成系統之例示性變型之平面圖。圖4B為呈封閉組態的描繪於圖4A中之微器官球體形成系統之透視圖。圖4C為呈開放組態的描繪於圖4A中之微器官球體形成系統之透視圖。
圖5為微器官球體產生器之例示性變型之橫截面視圖。
圖6A為去乳化器之例示性變型之示意圖。圖6B為去乳化器之例示性變型之橫截面視圖。
圖7為微器官球體形成系統之例示性變型之影像。
圖8為形成微器官球體之方法之例示性變型之流程圖。
圖9為形成微器官球體之方法之另一例示性變型之流程圖。
圖10為估算生物樣本及混合物之方法之例示性變型之方塊圖。QC係指品質控制。
圖11為估算微器官球體之方法之例示性變型之方塊圖。
圖12為輸出微器官球體之方法之例示性變型之方塊圖。
圖13為估算微器官球體之方法之另一例示性變型之方塊圖。
圖14為藉由成像裝置之例示性變型產生之影像。
圖15A為包含處於不同發育階段之類器官之微器官球體之例示性變型之影像。
圖15B為微器官球體內類器官發育之例示性變型之點圖。
圖16為比較第3天的乳癌微器官球體與第3天的習知類器官之例示性變型之影像。
圖17為產生包含非細胞物體之微器官球體之例示性變型之示意圖。
圖18A及18B為描繪用小鼠抗層連結蛋白及/或小鼠抗-膠原蛋白IV抗體經由直接結合至聚苯乙烯(圖18A)或蛋白A介導之附著(圖18B)衍生培養板之例示性變型之線圖。
圖19為產生微器官球體之例示性變型之示意圖。
100:微器官球體形成系統
110:微器官球體產生器
112:微流體裝置
114:開關
116:感測器
118:溫度調節器
120:泵
122:平臺
130:樣本源
132:成像裝置
134:流體源
136:廢液容器
140:聚合器
150:去乳化器
152:輸出
160:計算裝置
162:處理器
164:記憶體
166:通訊裝置
168:輸入裝置
170:顯示器

Claims (56)

  1. 一種系統，其包括： 微器官球體產生器，其包括微流體裝置且經結構設計成自生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組；及 控制器，其經耦接至成像裝置，該控制器經結構設計成： 接收對應於該混合物或該微器官球體組中之一者或多者之成像資料；及 至少基於該成像資料來估算該微器官球體組之一或多種特性。
  2. 如請求項1之系統，其進一步包括： 成像裝置，其經結構設計成產生對應於該混合物或該微器官球體組中之一者或多者之成像資料。
  3. 如請求項2之系統，其進一步包括： 細胞培養容器，其經耦接至該成像裝置且經結構設計成於複數個孔中培養該微器官球體組，及 該控制器進一步經結構設計成： 至少基於該成像資料來估算該複數個孔中之微器官球體數。
  4. 如前述請求項中任一項之系統，其進一步包括： 一或多個感測器，其經耦接至該微流體裝置且經結構設計成產生對應於該混合物或該微器官球體組之感測器資料，及 該控制器進一步經結構設計成： 自該一或多個感測器接收該感測器資料；及 至少基於該感測器資料來估算該微器官球體組之一或多種特性。
  5. 如請求項4之系統，其進一步包括： 一或多個泵，其經耦接至該微流體裝置且經結構設計成控制至該微流體裝置之流體流量；及 溫度調節器，其經耦接至該微流體裝置、樣本源或流體源，且經結構設計成控制該樣本源、該流體源、該混合物或該微器官球體組之溫度，及 該控制器經結構設計成： 至少基於該成像資料及該感測器資料來修改該泵或該溫度中之一者或多者。
  6. 如前述請求項中任一項之系統，其進一步包括： 聚合器，其經流體耦接至該微流體裝置且經結構設計成使該混合物聚合以形成該微器官球體組。
  7. 如前述請求項中任一項之系統，其進一步包括： 去乳化器，其經流體耦接至該微流體裝置且經結構設計成使該混合物去乳化以形成該微器官球體組。
  8. 如前述請求項中任一項之系統，其進一步包括： 攪拌器，其經結構設計成以預定濃度攪拌流體中的該等微器官球體。
  9. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體組之特性中之一者或多者包括微器官球體直徑、細胞總數或活細胞數中之一者或多者。
  10. 如前述請求項中任一項之系統，其中該控制器經結構設計成至少基於該成像資料來估算該混合物之一或多種特性。
  11. 如請求項10之系統，其中該混合物之特性中之一者或多者包括細胞總數及活細胞數。
  12. 如前述請求項中任一項之系統，其中該成像資料對應於該生物樣本，且該控制器經結構設計成至少基於該成像資料來估算該生物樣本之一或多種特性。
  13. 如請求項12之系統，其中該生物樣本之該等特性中之一者或多者包括細胞總數及活細胞數。
  14. 如請求項7之系統，其中該去乳化器包括經結構設計成分離該微器官球體組之分流器。
  15. 如請求項14之系統，其中該分流器沿著該去乳化器之長度延伸。
  16. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體組包含介於約200 µm與約400 µm之間之直徑。
  17. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體產生器經結構設計成自包含高達約1 mL之體積之該生物樣本形成該微器官球體組。
  18. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體產生器經結構設計成自包含少於約10,000個細胞之該生物樣本形成該微器官球體組。
  19. 如請求項18之系統，其中該生物樣本包含約3,500個細胞至約7,500個細胞。
  20. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體產生器經結構設計成自具有約5 µL至約5 mL之體積之該生物樣本形成該微器官球體組。
  21. 如請求項20之系統，其中該生物樣本具有約5 µL、約10 µL、約20 µL、約35.3 µL、約50 µL、約100 µL、約250 µL、約500 µL、約1mL、約1.5 mL、約2 mL、約2.5 mL、約3 mL、約3.5 mL、約4 mL、約4.5 mL或約5 mL之體積。
  22. 如前述請求項中任一項之系統，其中該微器官球體組包括非細胞物體組。
  23. 如請求項22之系統，其中該非細胞物體組包含一或多個惰性粒子。
  24. 如請求項23之系統，其中該非細胞物體組包含約1個惰性粒子至約5,000個惰性粒子。
  25. 一種系統，其包括： 微器官球體產生器，其經結構設計成自生物樣本及流體之混合物形成微器官球體組；及 控制器，其經結構設計成： 接收對應於該微器官球體組之成像資料；及 至少基於該成像資料來識別包含介於約50 µm與約500 µm之間之直徑之該微器官球體組。
  26. 如前述請求項中任一項之系統，其進一步包括： 成像裝置，其經結構設計成產生對應於該微器官球體組之成像資料。
  27. 如前述請求項中任一項之系統，其中該生物樣本對應於患者生檢。
  28. 一種於如請求項1至27中任一項之系統中製造微器官球體組合物之方法，該方法包括： 提供包含離散細胞及未聚合之基材之生物樣本； 自該生物樣本在不可混溶之溶液中形成混合物；及 使該混合物聚合以形成微器官球體組。
  29. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包括解離該生物樣本以獲得該等離散細胞。
  30. 如前述請求項中任一項之方法，其中該基材係溫度敏感型且在該混合物之溫度提高時發生聚合。
  31. 如前述請求項中任一項之方法，其中該微器官球體組包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)。
  32. 如前述請求項中任一項之方法，該方法進一步包括： 按大小分選該等器官球體以形成包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)之微器官球體組；或 控制微器官球體產生器中之一或多種流速以形成包含介於約50 μm與約500 μm之間之平均直徑及小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)之微器官球體組。
  33. 如前述請求項中任一項之方法，該方法進一步包括對該等微器官球體進行檢定以測定治療反應。
  34. 如請求項33之方法，其中該檢定為細胞存活率檢定或細胞上色(cell painting)檢定。
  35. 如請求項33之方法，其中該檢定係在自患者獲得生物樣本時起14天或更短時間內進行。
  36. 如前述請求項中任一項之方法，其中該等微器官球體包含分佈於該基材內之約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞。
  37. 如前述請求項中任一項之方法，其中該生物樣本對應於患者生檢。
  38. 一種微器官球體組合物，其包含：複數個微器官球體，其中各微器官球體包含基材及至少一種類器官，其中該複數個微器官球體包含參數，該等參數包括每個液滴之預定細胞數、該組合物中之預定液滴數及/或預定液滴大小，其中該等參數中之各者獨立地包含小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)。
  39. 如前述請求項中任一項之組合物，其中該組合物中各微器官球體之平均直徑係介於約50 μm至約500 μm之間。
  40. 如請求項39之組合物，其中該組合物中各微器官球體之平均直徑包含小於約30% CV、小於約20% CV或小於約10% CV之變異係數(CV)。
  41. 如前述請求項中任一項之組合物，其中各微器官球體包含基材及僅一種類器官。
  42. 如前述請求項中任一項之組合物，其中各微器官球體進一步包含惰性粒子。
  43. 如請求項42之組合物，其中該惰性粒子為磁性粒子、可磁化粒子、螢光粒子或其組合。
  44. 如請求項42之組合物，其中各微器官球體包含約1個惰性粒子至約5,000個惰性粒子。
  45. 如前述請求項中任一項之組合物，其中該複數個微器官球體包含來自患者生檢之組織。
  46. 如請求項45之組合物，其中該組織包含非培養細胞。
  47. 如前述請求項中任一項之方法，其中該等微器官球體包含分佈於該基材內之約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞。
  48. 一種將微器官球體固定在孔或培養板中之方法，該方法包括： 提供複數個微器官球體，各微器官球體包含基材、至少一種類器官及磁性或可磁化粒子，及 將磁場施加至該孔或培養板，由此將該等微器官球體固定至該孔或培養板之表面。
  49. 如前述請求項中任一項之方法，其中： 該孔或該培養板具有底部；及 將該等微器官球體固定至該孔或該培養板之該底部。
  50. 一種將微器官球體固定於具有底部之孔或培養板中之方法，該方法包括： 提供複數個微器官球體，各微器官球體包含基材及至少一種類器官； 用結合該基材之抗體使該底部功能化；及 使該等微器官球體與該抗體接觸，由此將該等微器官球體固定至該底部。
  51. 如前述請求項中任一項之方法，其中該抗體係藉由培養固定於該底部。
  52. 如前述請求項中任一項之方法，其中該底部係在該功能化之前經蛋白A及/或蛋白G塗覆。
  53. 一種測定患者對治療之反應之方法，該方法包括： 對微器官球體進行檢定，其中該等微器官球體係藉由以下方式產生： 將來自該患者之包含離散細胞之生物樣本與未聚合之基材在不可混溶之溶液中混合以產生混合物；及 使該混合物聚合以形成微器官球體組。
  54. 如前述請求項中任一項之方法，其中該檢定為細胞存活率檢定或細胞上色檢定。
  55. 如前述請求項中任一項之方法，其中該檢定係在自患者獲得生物樣本時起約14天或更短時間內進行。
  56. 如前述請求項中任一項之方法，其中該等微器官球體包含分佈於該基材內之約1個離散初生細胞至約1,000個離散初生細胞。
TW110143608A 2020-11-25 2021-11-23 用於個人化醫療及藥物開發之微器官球體(micro-organospheres) TW202235842A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063118527P 2020-11-25 2020-11-25
US63/118,527 2020-11-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202235842A true TW202235842A (zh) 2022-09-16

Family

ID=81754923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110143608A TW202235842A (zh) 2020-11-25 2021-11-23 用於個人化醫療及藥物開發之微器官球體(micro-organospheres)

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20240018454A1 (zh)
EP (1) EP4251970A1 (zh)
JP (1) JP2023553838A (zh)
KR (1) KR20240029728A (zh)
CN (1) CN117203519A (zh)
AU (1) AU2021387755A1 (zh)
CA (1) CA3200177A1 (zh)
MX (1) MX2023006150A (zh)
TW (1) TW202235842A (zh)
WO (1) WO2022115433A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117247905A (zh) * 2023-11-15 2023-12-19 北京肿瘤医院(北京大学肿瘤医院) 一种胸腹水来源消化道肿瘤细胞类器官模型的构建方法及其应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9562837B2 (en) * 2006-05-11 2017-02-07 Raindance Technologies, Inc. Systems for handling microfludic droplets
CA2959978A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 The Regents Of The University Of California Encapsulated sensors and sensing systems for bioassays and diagnostics and methods for making and using them
WO2020057531A1 (en) * 2018-09-20 2020-03-26 Thunderbio Innovation Ltd Real-time monitoring of single cell or events

Also Published As

Publication number Publication date
US20240018454A1 (en) 2024-01-18
EP4251970A1 (en) 2023-10-04
JP2023553838A (ja) 2023-12-26
MX2023006150A (es) 2024-03-04
CN117203519A (zh) 2023-12-08
CA3200177A1 (en) 2022-06-02
AU2021387755A1 (en) 2023-06-22
WO2022115433A1 (en) 2022-06-02
KR20240029728A (ko) 2024-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. Challenges of applying multicellular tumor spheroids in preclinical phase
Sart et al. Cell culture in microfluidic droplets
JP6675355B2 (ja) 細胞分析の進歩した方法および装置
Dolega et al. Controlled 3D culture in Matrigel microbeads to analyze clonal acinar development
Qasaimeh et al. Microfluidic probes for use in life sciences and medicine
Lee et al. In Vitro three-dimensional (3D) cell culture tools for spheroid and organoid models
US11555180B2 (en) Methods and apparatuses for patient-derived micro-organospheres
Wu et al. Rapid microfluidic formation of uniform patient-derived breast tumor spheroids
US20160281061A1 (en) Tissue array for cell spheroids and methods of use
Kawamura et al. Controlled cell adhesion using a biocompatible anchor for membrane-conjugated bovine serum albumin/bovine serum albumin mixed layer
US20210285054A1 (en) Precision drug screening for personalized cancer therapy
Tang et al. On-chip cell–cell interaction monitoring at single-cell level by efficient immobilization of multiple cells in adjustable quantities
Radajewska et al. Three dimensional in vitro culture systems in anticancer drug discovery targeted on cancer stem cells
US20240018454A1 (en) Micro-organospheres for use in personalized medicine and drug development
Olijnik et al. Generating human bone marrow organoids for disease modeling and drug discovery
EP4402251A1 (en) Methods and apparatus for testing immuno-oncology drugs and biologics using microorganospheres
TW202237858A (zh) 用於個人化癌症療法之精準藥物篩選
Gepp et al. Dispensing of very low volumes of ultra high viscosity alginate gels: a new tool for encapsulation of adherent cells and rapid prototyping of scaffolds and implants
Yang et al. Ultra-small tissue-compatible organoid printer for rapid and controllable modeling of respiratory organoids
US20230003716A1 (en) Methods and apparatuses for patient-derived microorganospheres
Mojares et al. Strong Elastic Protein Nanosheets Enable the Culture and Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells on Microdroplets
Pham et al. Breast cancer stem cell culture and proliferation
WO2023212732A2 (en) Methods and apparatuses for testing hepatocyte toxicity using microorganospheres
WO2024050638A1 (en) Theranostic device for cancer immunotherapy
WO2023178320A1 (en) Cell culture application methods of using a separation well microplate