WO2018177914A1 - Method for producing a portion unit - Google Patents

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WO2018177914A1
WO2018177914A1 PCT/EP2018/057411 EP2018057411W WO2018177914A1 WO 2018177914 A1 WO2018177914 A1 WO 2018177914A1 EP 2018057411 W EP2018057411 W EP 2018057411W WO 2018177914 A1 WO2018177914 A1 WO 2018177914A1
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WO
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cell
portion unit
pipette tip
mixture
carrier material
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PCT/EP2018/057411
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Jean Marc JOSSE
Martin Gajewski
Mario Arangio
Eduard WOIZENKO
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Hamilton Bonaduz Ag
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Publication date
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    • C12N5/0012Cell encapsulation

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell, which is embedded in the carrier material, or at least one cell organelle, which is embedded in the carrier material.
  • the invention further relates to a portion unit obtainable by the method.
  • the invention further relates to various uses of the portion unit. Background of the invention
  • chromosome or DNA rearrangements play a crucial role.
  • DNA rearrangements include duplications, translocations, inversions and deletions of certain chromosome segments as well as DNA strand breaks and subsequent fusion of the DNA strands in a different arrangement.
  • the identification of DNA rearrangements is used to diagnose cancer and may serve as the basis for personalized cancer therapy.
  • a method known as "molecular combing" is used, which requires intact, long DNA fragments that are combed onto a glass surface. By combing the DNA fragments are aligned and stretched.
  • DNA combing is often combined with hybridization techniques such as fluorescence in situ hybridization (FISH), for which "molecular combing” requires DNA fragments with a length of more than 1000 kilobase pairs.
  • FISH fluorescence in situ hybridization
  • Such DNA fragments are called high mo- Lekulare DNA referred to and gain for other molecular biology techniques such as Next Generation Sequencing increasingly important.
  • the DNA In order to isolate high molecular weight DNA from cells or nuclei, the DNA must be protected from shear forces during its isolation. Shearing forces can cause the DNA to break up into small fragments that would render image analysis impossible for the detection of DNA rearrangements.
  • the DNA is immobilized from cells during isolation, for example in agarose.
  • the cells are manually embedded in Aga rose.
  • the cells are first mixed with a flowable agarose solution. A certain amount of the mixture is placed in a target vessel and solidified there before starting to isolate the high molecular weight DNA.
  • the solidified mixture may be referred to as a serving unit.
  • the present invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material, the method comprising the steps:
  • the present invention further relates to a portion unit of a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material obtainable by a method according to the invention.
  • the present invention further relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a nucleic acid.
  • the present invention further relates to the use of a portion unit according to the invention for the isolation of a protein.
  • the present invention further relates to the use of a portioning unit according to the invention for culturing or cocultivation of cells. Detailed description of the invention
  • the invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material, the method comprising the steps:
  • a portion unit is produced from a gel-like carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material.
  • serving unit refers to a solidified predetermined amount of the carrier material in which the at least one cell or the at least one cell organelle is embedded, the cell or cell organelle being enclosed by the carrier material, since the carrier material of the portion unit is solidified, Due to the gelatinous carrier material, the portion unit is elastic, which means that the portion unit can change its shape under the action of force and return to its original shape when the acting force is eliminated.
  • biological cell refers to a cell of an animal, a plant, a fungus, a bacterium or an archaeon.
  • the animal is, for example, a mammal, preferably a human.
  • a biological cell has a cell membrane containing the cytoplasm and
  • cell organelle refers to a component of a cell surrounded by a single or a double membrane.
  • the cell organelles include, for example, nucleus and mitochondrion.
  • a flowable, solidifiable mixture which comprises the carrier material and the at least one cell or the at least one cell organelle is first provided in a first reaction condition.
  • Suitable carrier material is any gel-like material which, depending on a reaction condition, is present as a flowable, solidifiable mass or in solidified form.
  • the carrier material is Aga rose. If the carrier material is in the form of a flowable mass, the at least one cell or the at least one cell organelle can be mixed into the carrier material. In the resulting mixture comprising the support material and the at least one cell or the at least one cell organelle, the properties of the support material are retained, so that the mixture is also flowable and solidifiable.
  • reaction condition refers to at least one parameter or combination of parameters that performs at least one of the process steps.
  • the parameters preferably include a temperature, a salt concentration, an ionic strength, a pH, and / or a Addition of Reagents
  • the choice of reaction condition depends in particular on which support material is used in the process, the reaction condition being in particular a temperature.
  • the first reaction condition is the reaction condition in which the flowable, solidifiable mixture containing the support material and the at least one cell or which comprises at least one cell organelle.
  • the first reaction condition is therefore chosen so that the mixture is in a flowable, solidifiable state.
  • the first reaction condition is chosen so that the carrier material is present in a flowable, solidifiable state.
  • the first reaction condition is therefore chosen as a function of the gelling temperature of the carrier material used.
  • the gelling temperature is the temperature at which the carrier material solidifies into a gel or gel-like body.
  • the first reaction condition comprises a temperature of about 45 ° C.
  • a predetermined amount of the mixture is then introduced into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid.
  • a pipette tip has two opposite longitudinal ends, each with an opening, one of which has a longitudinal end for introducing and dispensing fluid and the other longitudinal end for attaching the pipette tip to a pipette shaft of a pipette or to a pipetting head of a pipetting robot.
  • the longitudinal end for introducing and dispensing fluid typically has the shape of a truncated cone whose diameter decreases towards the opening of the longitudinal end.
  • pipette tips with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid are suitable for the method according to the invention.
  • the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid is large enough to expose the portion unit through the opening from the pipette tip.
  • the portion unit Due to the gelatinous carrier material, the portion unit is elastic. Due to the elasticity, the portion unit can be temporarily deformed. Thus, the portioning unit may be deformed from the pipette tip during dispensing and returned to its original shape after dispensing. The dispensing of the portion unit from the pipette tip thus takes place while retaining the original shape of the portion unit.
  • Transient deformation of the serving unit during dispensing from the pipette tip occurs, for example, when the longitudinal end of the pipette tip for introducing and dispensing fluid has the shape of a truncated cone.
  • the portion unit is also frusto-conical and the portion of the serving unit facing the interior of the pipette tip must deform when dispensed from the pipette tip, so that the portion unit can be brought through the opening of the pipette tip.
  • the deformation of the portion unit can be caused for example by exerting a pressure on the portion unit in the direction of the pipette tip opening.
  • the pressure is preferably distributed uniformly over the surface of the portion unit facing the interior of the pipette tip.
  • the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid must therefore have a certain minimum size so that the portion unit can be dispensed through the opening from the pipette tip.
  • This minimum size depends on the elasticity and the size of the portion unit. For example, the more elastic the portion unit, the smaller the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid.
  • the elasticity of the portion unit depends primarily on the type and composition of the carrier material.
  • the opening of the pipette tip must be large enough to dislodge the portion unit undamaged through the opening.
  • the serving unit should not be damaged during dispensing from the pipette tip so that the serving unit returns to its original shape after dispensing. If the portion unit returns to its original shape after being dispensed from the pipette tip, then it can be assumed that the cell or the cell organelle and / or its constituents, in particular DNA, during the dispense gens the portion unit from the pipette tip have been protected against shear forces.
  • the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid has an inner diameter of 2 mm to 5 mm, preferably 3 mm to 4 mm.
  • the pipette tip is preferably a disposable pipette tip.
  • the introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip can take place in various ways, for example by sucking the predetermined amount of the mixture into the pipette tip with negative pressure or by immersing the longitudinal end for introducing and discharging fluid into a vessel containing the mixture , Upon immersion of the pipette tip into the mixture in the vessel, the mixture is introduced by capillary forces into the pipette tip.
  • the amount of the introduced mixture depends on the duration of the immersion of the pipette tip, so that the predetermined amount of the mixture can be achieved by a predetermined immersion time.
  • the inventive method further comprises solidifying the mixture in the pipette tip so that the portion unit is formed.
  • This process step is accomplished by incubating the longitudinal end of the pipette tip at a second reaction condition where the mixture solidifies.
  • the second reaction condition is chosen such that the carrier material solidifies.
  • the second reaction condition is therefore selected depending on the gelling temperature of the carrier material used.
  • the second reaction condition comprises a temperature of about 4 ° C.
  • the mixture which has been introduced into the longitudinal end of the pipette tip for introducing and discharging fluid, is solidified in the pipette tip, so that the portion unit forms in the pipette tip.
  • the portion unit is formed by solidifying the predetermined amount of the mixture.
  • the method according to the invention further comprises the dispensing of the portioning unit from the pipette tip.
  • the dispensing of the portion unit can be done in various ways, for example by blowing or knocking out the portion unit from the pipette tip or by destroying the pipette tip.
  • the dispensing of the portion unit from the pipette tip is carried out while maintaining the original shape of the portion unit. It is possible that the portion unit deforms during dispensing from the pipette tip and returns to its original shape after deployment. Alternatively, the portioning unit is not deformed during dispensing from the pipette tip.
  • the solidified carrier material protects the cell embedded therein or the cell organelle embedded therein and its constituents, in particular DNA, from shear forces.
  • An advantage of the method according to the invention is that the portion unit is formed in the pipette tip. It is known to introduce the solidifiable mixture into a target vessel and to solidify the mixture in the target vessel so that the portion unit forms in the target vessel. However, the portioning unit then adheres to the bottom and walls of the target vessel such that the reagent-accessible surface area of the portioning unit is reduced and insufficient for certain portion unit uses. In contrast to the portion unit is formed in the inventive method in the pipette tip and then discharged from the pipette tip. This makes the portion unit accessible from all sides for reagents. As a result, reaction and / or washing steps can be carried out more efficiently during the further use of the portion unit.
  • the method can be automated, so that the portion unit can be produced automatically can. In a preferred embodiment, the portion unit is therefore produced automatically. Due to the automation capability, the method can be carried out partially or completely by a pipetting robot.
  • the pipetting robot is preferably set up to carry out the method steps to be carried out by it at predetermined times. In a preferred embodiment, the method steps are therefore carried out at predetermined times.
  • Automated execution of the method allows parallel production of a plurality of portion units.
  • the method according to the invention can also be used in high-throughput applications.
  • the mixture may be provided in a microtiter plate with 96 or 384 wells (wells).
  • Automated execution of the method not only enables the parallelization of the method, which saves time, but also extensive control and monitoring of the individual method steps. This enables a reproducible production of the portion unit.
  • the control and monitoring of the method steps is particularly advantageous for step b), since a pipetting robot can check whether the predetermined amount of the mixture has been introduced into the pipette tip, for example by monitoring the air displaced from the pipette tip.
  • the controlled and reproducible introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip in contrast to the manual performance of the method steps, a reproducible size of the portion unit can be ensured.
  • the reproducible size of the portion unit is of particular importance in molecular biological investigations, since the test results can often be correctly interpreted only under this condition.
  • the speed at which the introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip takes place can be predetermined.
  • the predetermined amount of the mixture can be introduced in a controlled manner in the pipette tip. Furthermore, this can prevent any penetration of air bubbles into the mixed during step b) are avoided.
  • the correct and complete dispensing of the portion unit from the pipette tip can also be verified by a pipetting robot.
  • the flowable, solidifiable carrier material is mixed with the at least one cell or the at least one cell organelle in the first reaction condition to produce the mixture.
  • the cell or the cell organelle is already in the first reaction condition prior to mixing into the carrier material in order to avoid solidification of the carrier material upon addition of the cell or the cell organelle.
  • the cell or cell organelle may be preheated or pre-cooled to the same temperature as the flowable carrier material.
  • a suspension of cells or cell organelles is mixed with the carrier material in a ratio of 1: 1 (v / v).
  • the carrier material for example, 50 .mu.l of a cell suspension are mixed with 50 .mu.l of a solution of 2% agarose as carrier material.
  • the proportion of carrier material in the mixture can be increased in order to obtain firmer and thus mechanically more stable portion units.
  • the concentration of the carrier material may be increased to produce more solid portion units.
  • step b) is carried out by sucking the predetermined amount of the mixture into the pipette tip with negative pressure.
  • a conventional microliter or Kolbenhubpipette on which the pipette tip is attached, are used.
  • a moving piston in the upward movement pulls the column of air under it upwards and thereby also the mixture into the attached pipette tip.
  • step b) takes place at a flow rate of 1 ⁇ / s to 300 ⁇ / s, preferably from 1 ⁇ / s to 100 ⁇ / s.
  • the flow rate is selected as a function of the viscosity of the mixture, the predetermined amount of the mixture to be introduced into the pipette tip and the diameter of the opening of the longitudinal end of the pipette tip for introducing and dispensing fluid. By choosing the flow rate, the predetermined amount of the mixture can be introduced into the pipette tip in a controlled manner.
  • the flow rate is preferably chosen to be sufficiently low to avoid any occurrence of air bubbles in the mixture during step b).
  • the predetermined amount of the mixture is about 5 ⁇ to about 300 ⁇ , more preferably about 10 ⁇ to about 250 ⁇ , more preferably about 50 ⁇ to about 200 ⁇ , most preferably about 75 ⁇ to about 150 ⁇ .
  • the predetermined amount of the mixture is selected depending on the available amount of cells or cell organelles and / or the intended use of the serving unit. In a particularly preferred embodiment, the predetermined amount of the mixture is about 100 ⁇ .
  • incubating the longitudinal end of the pipette tip in the second reaction condition is accomplished by inserting the longitudinal end of the pipette tip into a solution having the temperature of the second reaction condition.
  • the longitudinal end of the pipette tip may be immersed in a solution having a temperature of about 4 ° C.
  • step d) is carried out by blowing out the portion unit from the pipette tip.
  • a conventional microliter or Kolbenhubpipette on which the pipette tip is attached, are used. In this case displaces a movable piston when pressed down the underlying column of air, so that the portion unit is blown out of the pipette tip.
  • the portion unit is dispensed into a target vessel with a reaction solution or onto a solid surface. This depends above all on the intended further use of the portion unit. If the portion unit is discharged into a destination vessel with a reaction solution, the reaction solution is selected as a function of the further use of the portion unit.
  • the reaction solution can be, for example, a lysis buffer for lysing the cell or the cell organelle in the portion unit.
  • the longitudinal end of the pipette tip is cylindrical for introducing and dispensing fluid, the cylindrical longitudinal end having a predetermined height such that the free surface of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip.
  • the minimum predetermined height of the cylindrical longitudinal end depends on the predetermined amount of the mixture introduced into the pipette tip and on the diameter of the cylindrical longitudinal end.
  • the cylindrical longitudinal end facilitates the dispensing of the portion unit from the pipette tip, since the portion unit does not have to be deformed during the dispensing.
  • the carrier material comprises agarose. Agarose is a polysaccharide that is inexpensive and easy to use.
  • Agarose is typically purchased as a powder.
  • the powder is placed in a suitable aqueous buffer solution and boiled for about 1 to about 5 minutes to dissolve the agarose.
  • the dissolved agarose is usually cooled to about 50 ° C to about 60 ° C or allowed to cool.
  • the gelling temperature of agarose, at which the agarose solidifies into a gel ranges from about 34 ° C to about 42 ° C with 1.5% agarose, depending on the source from which the agarose is derived.
  • agarose is present as a gel having pores. The pores allow access of reagents to the cell embedded in the serving unit or to the cell organelle embedded in the serving unit. This is useful for further use of the serving unit.
  • the first reaction condition preferably comprises a temperature of about 50 ° C to about 60 ° C, preferably about 52 ° C.
  • the second reaction condition preferably comprises a temperature of from about 0 ° C to about 30 ° C, more preferably from about 0 ° C to about 10 ° C, most preferably about 4 ° C.
  • a temperature of about 0 ° C to about 10 ° C is preferred since solidification of agarose at a temperature of about 20 ° C to about 30 ° C takes longer and is more uncontrolled compared to lower temperatures.
  • 4 ° C just a few seconds are sufficient for the solidification of Aga rose and thus the mixture in the pipette tip.
  • the carrier material comprises from about 0.5% to about 10% agarose.
  • concentration data for agarose are given as weight per volume (w / v). For example, for 1% agarose, 1.0 g of agarose powder is dissolved in 100 ml of buffer solution. The higher the agarose is concentrated, the smaller are the pores that the solidified Aga rose has in the serving unit and the firmer the serving unit. The concentration of the agarose is therefore chosen depending on the intended further use of the portion unit. If 0.5% agarose is used as carrier material, the portioning unit is very soft. At higher agarose concentrations, such as from 0.75% to 1%, the portion unit is already firmer and thus more mechanically stable, thereby facilitating handling of the portion unit.
  • the carrier material comprises 1, 5% agarose.
  • the portion unit is mechanically sufficiently stable so that the portion unit is easy to handle, while the pore size is easy to handle. large of the Aga rose allows a variety of other uses of the portion unit.
  • the agarose is a low-melting agarose.
  • Low-melting agarose has a lower melting temperature and a lower gelling temperature compared to standard agarose.
  • the gelling temperature of low melting Aga rose ranges from about 24 ° C to about 30 ° C at 1.5% Aga rose.
  • low-melting agarose is still present at a temperature of about 40 ° C to about 50 ° C as a flowable, compactable mass. Therefore, when using low melting agarose as the carrier material, the first reaction condition preferably comprises a temperature of about 40 ° C to about 50 ° C, preferably about 45 ° C. This is advantageous because temperatures above 45 ° C can damage the cell or cell organelle in the mixture or damage the pipette tip.
  • Another advantage is that low-melting agarose remains liquid even at temperatures of up to 15 ° C below 45 ° C. This is important for process safety because it prevents premature solidification of the mixture, for example, by contact with the pipette tip.
  • the pipette tip is preferably not preheated or pre-cooled to the temperature of the mixture, but used without preheating, so that the pipette tip is typically at room temperature. At a temperature of about 0 ° C to about 20 ° C is low melting agarose in solidified form.
  • the second reaction condition when using low melting Aga rose as the support material, preferably comprises a temperature of from about 0 ° C to about 20 ° C, more preferably from about 0 ° C to about 10 ° C, most preferably about 4 ° C. At 4 ° C, just a few seconds are sufficient for the solidification of low-melting Aga rose and thus the mixture in the pipette tip.
  • a carrier material is gelatin. Gelatine is for example at 4 ° C as a flowable mass.
  • the gelatin temperature of gelatin ranges from about 35 ° C to about 40 ° C, with solidified gelatin becoming fluid again upon further heating, for example to about 50 ° C.
  • the at least one cell is an animal cell, preferably a mammalian cell, more preferably a human cell.
  • the cell is preferably from a cancer patient.
  • the portion unit produced by the method according to the invention is particularly suitable for the isolation of high molecular weight DNA from the cell, which is embedded in the carrier material.
  • the high molecular weight DNA is needed for the identification of DNA rearrangements for the diagnosis of cancer.
  • identification of the specific DNA rearrangements present in a cancer patient is an essential prerequisite for personalized cancer therapy.
  • the process is carried out under sterile conditions. This may be advantageous, for example, if the at least one cell is to be cultivated in the same after the production of the portion unit.
  • a concentration of the at least one cell in the mixture is about 50,000 cells / ml to about 5,000,000 cells / ml, preferably about 1,000,000 cells / ml.
  • the concentration of the at least one cell in the mixture is selected depending on the intended further use of the portion unit.
  • the same applies to the at least one cell organogel in the mixture whose concentration in the mixture is preferably wa is 50,000 cell organelles / ml to about 5,000,000 cell organelles / ml, preferably about 1,000,000 cell organelles / ml.
  • the at least one cell organelle is a cell nucleus, an itochondrium, a vesicle, an endoplasmic reticulum, a Golgi apparatus, a lysosome, a peroxisome, a chloroplast, a chromoplast, a leucoplast, a cell sac vacuole, a melanosome, or a phagosome ,
  • the at least one cell organ part is a cell nucleus or a mitochondrium, preferably a cell nucleus.
  • the portion unit produced by the method according to the invention is particularly suitable for the isolation of high molecular weight DNA.
  • DNA is found in cell nuclei and in mitochondria, in plants also in chloroplasts.
  • the chromosomal DNA present in the cell nuclei is of interest, for example for the identification of DNA rearrangements in cancer patients.
  • the mixture further comprises magnetic particles.
  • a portion unit is produced in which magnetic particles are present.
  • the presence of magnetic particles is advantageous in the further use of the portion unit. Due to the magnetic particles, it is possible to hold the portion unit by a magnetic field at a certain position. For this purpose, for example, a magnet can be attached to the side or below a reaction vessel. The portion unit then moves to the side of the reaction vessel facing the magnet. By knowing the position at which the portion unit is located, damage to or destruction of the portion unit during the movement of liquids, for example during washing of the portion unit, is avoided. Thus, in particular, liquids can be safely sucked out of the reaction vessel without damaging the portioning unit.
  • the magnetic particles do not interact with nucleic acids. Interaction of the magnetic particles with nucleic acids could interfere with the isolation of nucleic acids such as DNA from the cell or cell organelle in the serving unit.
  • an average particle size of the magnetic particles is about 10 nm to about 1000 nm, preferably about 50 nm to about 500 nm.
  • the invention relates to a portion unit of a gelatinous carrier material having at least one biological cell which is incorporated into the carrier material embedded, or at least one Zellorganell embedded in the carrier material, obtainable by a method according to the invention.
  • the invention relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a nucleic acid.
  • the nucleic acid is protected against shear forces by the carrier material so that intact, long nucleic acid fragments can be isolated from the cell or the cell organelle.
  • the nucleic acid may be DNA or RNA.
  • the nucleic acid is DNA, more preferably high molecular weight DNA.
  • high molecular weight DNA refers to DNA fragments longer than 1000 kilobase pairs in length. The DNA is immobilized in the portion unit during isolation and shear protected, thereby making the portion unit particularly useful for isolating high molecular weight DNA DNA is required for a variety of molecular biology procedures, in particular for so-called “molecular combing", which is used to identify DNA rearrangements in the diagnosis of cancer.
  • the portion unit can be dispensed, for example, into a destination vessel.
  • the target vessel preferably contains a buffer solution.
  • the cell is digested or lysed.
  • the lysis of Cell takes place within the serving unit, so that the DNA is further protected by the carrier material.
  • the lysis of the cell is often temperature-dependent, so that this step is preferably carried out at a constant, predetermined temperature.
  • the temperature is for example 37 ° C.
  • the lysis step is performed, for example, overnight, that is, for about 16 hours.
  • Washing of the serving unit follows to remove the lysed cell material, cell debris, enzymes and other contaminants that might interfere with further use of the DNA from the serving unit.
  • the portion unit carefully mix and move the portion unit with the wash solution to ensure efficient washing of the portion unit without damaging or destroying the portion unit. If the portion unit were damaged or destroyed during washing, the DNA would be exposed to shear forces that could break the high molecular weight DNA into small fragments.
  • the target vessel may be gently turned upside down and back up again one or more times. Subsequently, the washing solution is removed.
  • the washing of the portion unit can be repeated several times, for example, repeated 5 to 50 times.
  • the washing of the portion unit is repeated 20 to 50 times, more preferably 50 times.
  • the carrier material of the portion unit is removed.
  • the carrier material can be brought back into a flowable state and / or degraded.
  • This step is often temperature-dependent and is therefore preferably carried out at a constant, predetermined temperature.
  • the degradation is preferably achieved by enzymatic digestion of the support material. Agarose can be degraded, for example, by incubation with the enzyme beta-agarase, preferably at 42 ° C.
  • the isolated high molecular weight DNA is now available for further use. All steps of the DNA isolation are preferably carried out by means of a pipetting robot in order to ensure a controlled, precise and reproducible process sequence.
  • the invention relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a protein, preferably a protein having at least two subunits.
  • Subunits of proteins are held together by hydrogen bonds, Van der Waals forces and Coulomb forces.
  • the carrier material of the portion unit not only provides nucleic acids, but also proteins protection against shear forces. As a result, the portion unit is also suitable for the isolation of proteins and protein complexes.
  • the invention relates to the use of a portioning unit according to the invention for the cultivation or cocultivation of cells.
  • Cocultivation of cells co-cultivates at least two different types of cells, for example, cancer cells and fibroblasts.
  • the portion unit is particularly suitable for the three-dimensional cultivation or cocultivation of cells.
  • the support material is chosen so that it is in a solidified state under the reaction condition in which the cells are to be cultured or cocultured.
  • Human cells and other mammalian cells are typically cultured at 37 ° C (body temperature) such that the support material is preferably in a solidified state at 37 ° C.
  • the support material is preferably at lower temperatures, for example at about 4 ° C, as a flowable mass.
  • Suitable support materials for three-dimensional cultivation or cocultivation of cells are known.
  • hydrogels of structural proteins such as collagen or gelatin-methacrylate can be used as the carrier material.
  • the carrier material is also referred to in this context as a matrix and is preferably similar in composition to the naturally occurring, complex extracellular environment of cells in tissues.
  • the cells cultured or co-cultured in the serving unit release a compound which can diffuse through the carrier material and thus escape from the serving unit.
  • the cells can secrete proteins that inhibit the growth and / or proliferation of cancer cells.
  • the unit dose can be used to treat cancer.
  • a serving unit according to the invention for releasing a compound into the environment of the serving unit is disclosed.
  • the portion unit is preferably surrounded by a fluid, for example a medium, into which the compound is released from the portion unit.
  • the compound is released from the cell embedded in the substrate and diffuses outward through the substrate.
  • lysis of the cell embedded in the support material or of the cell organelle embedded in the support material is performed. During lysis, the membrane surrounding the cell or cell organelle is dissolved so that the contents of the cell or cell organelle are released in the carrier material and diffused through the carrier material into the vicinity of the portion unit.
  • the rate at which the compound is released into the vicinity of the portion unit can be controlled. This allows a controlled release of the compound into the environment of the portion unit, for example a particularly slow release.
  • the carrier material of the portion unit can be degraded during or after the lysis of the cell or of the cell organelle and / or brought into a flowable state, for example by exposing the portion unit to the first reaction condition becomes.
  • a serving unit according to the invention for releasing the cell or cell organelle into the environment of the serving unit is disclosed.
  • the carrier material of the portion unit is degraded and / or brought into a flowable state, for example by the portion unit of the first reaction condition is suspended.
  • a pipette tip having a cylindrical longitudinal end for introducing fluid, wherein the cylindrical longitudinal end is so high that a predetermined amount of fluid can be introduced into the cylindrical longitudinal end.
  • the minimum predetermined height of the cylindrical longitudinal end depends on the predetermined amount of fluid introduced into the pipette tip and on the diameter of the cylindrical longitudinal end.
  • the entire pipette tip is cylindrical.
  • the pipette tip is a disposable pipette tip.
  • a low melting Aga rose serving unit with cancer cells embedded in the low melting agarose is prepared.
  • cancer cells derived from a lung tumor of a cancer patient are provided as a suspension at a concentration of 2,000,000 cells / ml in an aqueous buffer solution containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA.
  • the cell suspension is preheated to 45 ° C for 5 minutes.
  • 1.5 g low-melting agarose in powder form is added to 100 ml of an aqueous buffer solution also containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA and boiled for about 3 minutes to obtain the low-melting agarose to solve.
  • the solution is then cooled to 45 ° C.
  • 100 ⁇ of the prewarmed cell suspension are mixed with 100 ⁇ of 1, 5% agarose at 45 ° C.
  • the flowable mixture is maintained at a temperature of 45 ° C.
  • 100 ⁇ of the mixture are sucked by a pipetting robot with a flow rate of 50 ⁇ / s into a pipette tip with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid.
  • the cylindrical longitudinal end of the pipette tip is so high that the free surface of the 100 ⁇ of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip.
  • the cylindrical longitudinal end of the pipette tip is submerged by the pipetting robot for 20 seconds in a pre-cooled buffer solution having a temperature of 4 ° C.
  • a pre-cooled buffer solution having a temperature of 4 ° C.
  • the portioning unit is blown out of the pipette tip by the pipetting robot into a microreaction vessel containing 500 .mu.l lysis buffer for lysing the cells.
  • the unit portion is used to isolate high molecular weight DNA from the cancer cells embedded in the low melting point agarose.
  • a low melting Aga rose serving unit with cell nuclei embedded in the low melting agarose is prepared.
  • nuclei derived from leukemia cells of a leukemia patient are provided as a suspension at a concentration of 4,000,000 cell nuclei / ml in an aqueous buffer solution containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA.
  • the nuclear suspension is preheated to 45 ° C for 5 minutes.
  • aqueous buffer solution also containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA and boiled for about 3 minutes to dissolve the low-melting agarose .
  • the solution is then cooled to 45 ° C. 00 ⁇ of the preheated nuclear suspension are mixed with 100 ⁇ of 1, 5% agarose at 45 ° C.
  • the flowable mixture is maintained at a temperature of 45 ° C. 75 ⁇ of the mixture are sucked by a pipetting robot with a flow rate of 50 ⁇ / s into a pipette tip with a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid.
  • the longitudinal end of the pipette tip has the shape of a truncated cone and the opening has an inner diameter of 2 mm.
  • the longitudinal end of the pipette tip is separated from the pipette animal robot for 10 seconds in a pre-cooled buffer solution, which has a temperature of 4 ° C immersed. As a result, the mixture is solidified, so that the portion unit forms.
  • the portioning unit is elastic and is blown out of the pipette tip of the pipetting robot into a microreaction vessel containing 500 ⁇ l lysis buffer for lysing the cell nuclei. As the portioning unit is blown out of the pipette tip, the portioning unit deforms to pass the opening of the pipette tip. After purging, the unit portion returns to its original shape and is used to isolate high molecular weight DNA from the cell nuclei embedded in the low melting agarose.
  • a portion unit of gelatin-methacrylate with cancer cells embedded in the gelatin-methacrylate is prepared.
  • cancer cells derived from a breast tumor of a transgenic mouse are provided as a suspension at a concentration of 2,000,000 cells / ml.
  • the cell suspension is pre-cooled to 4 ° C for 5 minutes.
  • 100 ⁇ of the precooled cell suspension are mixed with 100 ⁇ of a 4 ° C solution of 5% (w / v) gelatin-methacrylate in phosphate buffered saline (PBS) at 4 ° C.
  • PBS phosphate buffered saline
  • the flowable mixture is kept at a temperature of 4 ° C.
  • 150 ⁇ of the mixture is sucked into a pipette tip with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid.
  • the cylindrical longitudinal end of the pipette tip is so high that the free surface of the 150 ⁇ of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip.
  • the cylindrical longitudinal end of the pipette tip is incubated for 5 minutes at 37 ° C. As a result, the mixture is solidified, so that the portion unit forms.
  • the portion unit is blown into a cell culture dish containing 5 ml of cell culture medium for culturing the cells. Subsequently, the serving unit is used to cultivate the cancer cells embedded in the gelatin-methacrylate.
  • Portion units are prepared with agarose or low-melting agarose as carrier material.
  • the predetermined amount of the mixture, which is introduced into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid, is in each case 100 .mu. ⁇ .
  • Table 1 gives the minimum size of the inside diameter of the opening of the pipette tip for different concentrations of Aga rose or low melting Aga rose in the mixture. The concentration is given as weight per volume (w / v).

Abstract

A description is given of a method for producing a portion unit from a gel-like carrier material with at least one biological cell, which is embedded in the carrier material, or at least one cell organelle, which is embedded in the carrier material. Also described is a portion unit that can be obtained by the method. Furthermore, various uses of the portion unit are described.

Description

Verfahren zur Hersteilung einer Portionseinheit  Process for producing a portion unit
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Portionseinheit aus ei- nem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Portionseinheit, erhältlich durch das Verfahren. Die Erfindung betrifft ferner verschiedene Verwendungen der Portionseinheit. Hintergrund der Erfindung  The invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell, which is embedded in the carrier material, or at least one cell organelle, which is embedded in the carrier material. The invention further relates to a portion unit obtainable by the method. The invention further relates to various uses of the portion unit. Background of the invention
Bei der Entstehung von Krebs spielen häufig größere strukturelle Veränderungen der Chromosomen, sogenannte Chromosomen- bzw. DNA-Rearrangements, eine entscheidende Rolle. Beispiele für DNA-Rearrangements sind Duplikationen, Translokationen, Inversionen und Deletionen von bestimmten Chromosomenab- schnitten sowie DNA-Strangbrüche und anschließende Fusionen der DNA- Stränge in veränderter Anordnung. Die Identifizierung von DNA-Rearrangements wird zur Diagnose von Krebs eingesetzt und kann als Grundlage für eine personalisierte Krebstherapie dienen. Um DNA-Rearrangements zu identifizieren, wird ein als„molecular combing" (molekulares Kämmen) bekanntes Verfahren eingesetzt. Für das„molecular combing" sind intakte, lange DNA-Fragmente erforderlich, die auf eine Glasoberfläche gekämmt werden. Durch das Kämmen werden die DNA-Fragmente ausgerichtet und gedehnt. Dadurch ist es anschließend möglich, die DNA-Fragmente mit Hybridi- sierungssonden in Kontakt zu bringen und durch eine Bildanalyse der hybridisierten Sonden DNA-Rearrangements zu identifizieren. Dementsprechend wird das „molecular combing" häufig mit Hybridisierungstechniken wie beispielsweise Fluo- reszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) kombiniert. Für das„molecular combing" werden DNA-Fragmente mit einer Länge von mehr als 1000 Kilobasenpaaren benötigt. Solche DNA-Fragmente werden als hochmo- lekulare DNA bezeichnet und gewinnen auch für andere molekularbiologische Techniken wie beispielsweise das Next Generation Sequencing zunehmend an Bedeutung. Um hochmolekulare DNA aus Zellen bzw. Zellkernen zu isolieren, muss die DNA während ihrer Isolierung vor Scherkräften geschützt werden. Scherkräfte können dazu führen, dass die DNA in kleine Fragmente zerbricht, die eine Bildanalyse zur Detektion von DNA-Rearrangements unmöglich machen würden. Zum Schutz vor Scherkräften wird die DNA während der Isolierung aus Zellen immobilisiert, bei- spielsweise in Aga rose. Die Zellen werden manuell in Aga rose eingebettet. Dazu werden die Zellen zunächst mit einer fließfähigen Agaroselösung gemischt. Eine bestimmte Menge des Gemischs wird in ein Zielgefäß gegeben und dort verfestigt, bevor mit der Isolierung der hochmolekularen DNA begonnen wird. Das verfestigte Gemisch kann als Portionseinheit bezeichnet werden. In the development of cancer often major structural changes of the chromosomes, so-called chromosome or DNA rearrangements play a crucial role. Examples of DNA rearrangements include duplications, translocations, inversions and deletions of certain chromosome segments as well as DNA strand breaks and subsequent fusion of the DNA strands in a different arrangement. The identification of DNA rearrangements is used to diagnose cancer and may serve as the basis for personalized cancer therapy. To identify DNA rearrangements, a method known as "molecular combing" is used, which requires intact, long DNA fragments that are combed onto a glass surface. By combing the DNA fragments are aligned and stretched. As a result, it is then possible to bring the DNA fragments into contact with hybridization probes and to identify DNA rearrangements by image analysis of the hybridized probes. Accordingly, "molecular combing" is often combined with hybridization techniques such as fluorescence in situ hybridization (FISH), for which "molecular combing" requires DNA fragments with a length of more than 1000 kilobase pairs. Such DNA fragments are called high mo- Lekulare DNA referred to and gain for other molecular biology techniques such as Next Generation Sequencing increasingly important. In order to isolate high molecular weight DNA from cells or nuclei, the DNA must be protected from shear forces during its isolation. Shearing forces can cause the DNA to break up into small fragments that would render image analysis impossible for the detection of DNA rearrangements. For protection against shear forces, the DNA is immobilized from cells during isolation, for example in agarose. The cells are manually embedded in Aga rose. For this purpose, the cells are first mixed with a flowable agarose solution. A certain amount of the mixture is placed in a target vessel and solidified there before starting to isolate the high molecular weight DNA. The solidified mixture may be referred to as a serving unit.
Für den Einsatz von „molecular combing" in Krebsdiagnoseverfahren ist eine Standardisierung aller Verfahrensschritte und eine hohe Präzision erforderlich, um falsche Ergebnisse oder Misinterpretationen zu verhindern. Das manuelle Herstellen der Portionseinheiten kann diesen Anforderungen nicht durchgehend gerecht werden, da es eine schlechte Reproduzierbarkeit aufweist. Zum einen lässt sich eine gewisse Variabilität der Portionseinheiten von Person zu Person aufgrund von Unterschieden im individuellen Umgang mit den Portionseinheiten nicht vermeiden. Zum anderen sind die Portionseinheiten sehr fragil. Aus diesem Grund können selbst dann Unterschiede zwischen den Portionseinheiten auftreten, wenn sie von ein- und derselben Person hergestellt wurden. Somit ist es schwierig, standardisierte Portionseinheiten für eine Vielzahl von Proben manuell herzustellen. Folglich kommt es auch zu Unterschieden in der Menge und Qualität der hochmolekularen DNA, die aus den Zellen in den Portionseinheiten isoliert wird. Es besteht daher ein Bedarf an einem automatisierbaren Verfahren zur Herstellung der Portionseinheiten. Zusammenfassung der Erfindung The use of "molecular combing" in cancer diagnostic procedures requires standardization of all process steps and high precision to prevent false results or misinterpretations.Manually producing the portion units can not consistently meet these requirements because it has poor reproducibility On the other hand, the serving units are very fragile, so even between the serving units, even if they differ from one-on-one and one-to-one Thus, it is difficult to manually prepare standardized unit portions for a variety of samples, and thus there are differences in the amount and quality of high molecular weight DNA that are released from the cells in the portio units is isolated. There is therefore a need for an automatable method for producing the portion units. Summary of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, das Verfahren umfassend die Schritte:  The present invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material, the method comprising the steps:
a) Bereitstellen eines fließfähigen, verfestigbaren Gemischs, das das Trägermateria! und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bei einer ersten Reaktionsbedingung, a) Providing a flowable, solidifiable mixture that the Trägerermateria! and the at least one cell or the at least one cell organelle comprises, in a first reaction condition,
b) Einbringen einer vorbestimmten Menge des Gemischs in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid, wobei die Öffnung groß genug ist, um die Portionseinheit durch die Öffnung auszubringen, b) introducing a predetermined amount of the mixture into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and dispensing fluid, the opening being large enough to expose the portion unit through the opening;
c) Verfestigen des Gemischs in der Pipettenspitze durch Inkubieren des Längsendes der Pipettenspitze bei einer zweiten Reaktionsbedingung, bei der sich das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet, und d) Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze. c) solidifying the mixture in the pipette tip by incubating the longitudinal end of the pipette tip in a second reaction condition where the mixture solidifies to form the portion unit; and d) dispensing the portion unit from the pipette tip.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, erhältlich durch ein Verfahren gemäß der Erfindung. The present invention further relates to a portion unit of a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material obtainable by a method according to the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Isolierung einer Nukleinsäure. The present invention further relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a nucleic acid.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Isolierung eines Proteins. The present invention further relates to the use of a portion unit according to the invention for the isolation of a protein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Kultivierung oder Kokultivierung von Zellen. Detaillierte Beschreibung der Erfindung The present invention further relates to the use of a portioning unit according to the invention for culturing or cocultivation of cells. Detailed description of the invention
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, das Verfahren umfassend die Schritte:  In a first aspect, the invention relates to a method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material, the method comprising the steps:
a) Bereitstellen eines fließfähigen, verfestigbaren Gemischs, das das Trägermaterial und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bei einer ersten Reaktionsbedingung, a) providing a flowable, solidifiable mixture comprising the support material and the at least one cell or the at least one cell organelle, in a first reaction condition,
b) Einbringen einer vorbestimmten Menge des Gemischs in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid, wobei die Öffnung groß genug ist, um die Portionseinheit durch die Öffnung auszubringen, b) introducing a predetermined amount of the mixture into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and dispensing fluid, the opening being large enough to expose the portion unit through the opening;
c) Verfestigen des Gemischs in der Pipettenspitze durch Inkubieren des Längsendes der Pipettenspitze bei einer zweiten Reaktionsbedingung, bei der sich das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet, und d) Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze. c) solidifying the mixture in the pipette tip by incubating the longitudinal end of the pipette tip in a second reaction condition where the mixture solidifies to form the portion unit; and d) dispensing the portion unit from the pipette tip.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, hergestellt. Der Begriff „Portionseinheit" wie hier verwendet bezeichnet eine verfestigte vorbestimmte Menge des Trägermaterials, in dem die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell eingebettet ist. Die Zelle oder das Zellorganell ist dabei von dem Trägermaterial umschlossen. Da das Trägermaterial der Portionseinheit verfestigt ist, ist die Zelle oder das Zellorganell in dem Trägermaterial der Portionseinheit immobilisiert. Aufgrund des gelartigen Trägermaterials ist die Portionseinheit elastisch. Das bedeutet, dass die Portionseinheit unter Krafteinwirkung ihre Form verändern und bei Wegfall der einwirkenden Kraft in ihre ursprüngliche Form zurückkehren kann. Der Begriff„biologische Zelle" wie hier verwendet bezeichnet eine Zelle eines Tieres, einer Pflanze, eines Pilzes, eines Bakteriums oder eines Archaeons. Das Tier ist beispielsweise ein Säugetier, vorzugsweise ein Mensch. Eine biologische Zelle weist eine Zellmembran auf, die das Zytoplasma und die darin enthaltenen weite- ren Bestandteile der Zelle wie beispielsweise Zellorganellen umgibt. Der Begriff „Zellorganell" wie hier verwendet bezeichnet einen Bestandteil einer Zelle, der von einer einfachen oder einer doppelten Membran umgeben ist. Zu den Zellorganellen zählen beispielsweise Zellkern und Mitochondrium. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst ein fließfähiges, verfestigbares Gemisch, das das Trägermaterial und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bei einer ersten Reaktionsbedingung bereitgestellt. Als Trägermaterial ist jedes gelartige Material geeignet, das in Abhängigkeit einer Reaktionsbedingung als fließfähige, verfestigbare Masse oder in ver- festigter Form vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägermaterial Aga rose. Wenn das Trägermaterial als fließfähige Masse vorliegt, können die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell in das Trägermaterial eingemischt werden. In dem resultierenden Gemisch, das das Trägermaterial und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bleiben die Eigenschaften des Trägermaterials erhalten, so dass das Gemisch ebenfalls fließfähig und verfestigbar ist. By means of the method according to the invention, a portion unit is produced from a gel-like carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material. The term "serving unit" as used herein refers to a solidified predetermined amount of the carrier material in which the at least one cell or the at least one cell organelle is embedded, the cell or cell organelle being enclosed by the carrier material, since the carrier material of the portion unit is solidified, Due to the gelatinous carrier material, the portion unit is elastic, which means that the portion unit can change its shape under the action of force and return to its original shape when the acting force is eliminated. The term "biological cell" as used herein refers to a cell of an animal, a plant, a fungus, a bacterium or an archaeon.The animal is, for example, a mammal, preferably a human.A biological cell has a cell membrane containing the cytoplasm and The term "cell organelle" as used herein refers to a component of a cell surrounded by a single or a double membrane. The cell organelles include, for example, nucleus and mitochondrion. For the method according to the invention, a flowable, solidifiable mixture which comprises the carrier material and the at least one cell or the at least one cell organelle is first provided in a first reaction condition. Suitable carrier material is any gel-like material which, depending on a reaction condition, is present as a flowable, solidifiable mass or in solidified form. In a preferred embodiment, the carrier material is Aga rose. If the carrier material is in the form of a flowable mass, the at least one cell or the at least one cell organelle can be mixed into the carrier material. In the resulting mixture comprising the support material and the at least one cell or the at least one cell organelle, the properties of the support material are retained, so that the mixture is also flowable and solidifiable.
Der Begriff „Reaktionsbedingung" wie hier verwendet bezeichnet mindestens einen Parameter oder eine Kombination von Parametern, bei dem/der mindestens einer der Verfahrensschritte durchgeführt wird. Die Parameter umfassen vorzugsweise eine Temperatur, eine Salzkonzentration, eine lonenstärke, einen pH-Wert und/oder einen Zusatz von Reagenzien. Die Wahl der Reaktionsbedingung hängt insbesondere davon ab, welches Trägermaterial in dem Verfahren eingesetzt wird. Die Reaktionsbedingung ist insbesondere eine Temperatur. As used herein, the term "reaction condition" refers to at least one parameter or combination of parameters that performs at least one of the process steps. The parameters preferably include a temperature, a salt concentration, an ionic strength, a pH, and / or a Addition of Reagents The choice of reaction condition depends in particular on which support material is used in the process, the reaction condition being in particular a temperature.
Die erste Reaktionsbedingung ist die Reaktionsbedingung, bei der das fließfähige, verfestigbare Gemisch, das das Trägermaterial und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bereitgestellt wird. Die erste Reaktionsbedingung wird daher so gewählt, dass das Gemisch in einem fließfähigen, verfestigbaren Zustand vorliegt. Dazu wird die erste Reaktionsbedingung so gewählt, dass das Trägermaterial in einem fließfähigen, verfestigbaren Zustand vor- liegt. Die erste Reaktionsbedingung wird demzufolge in Abhängigkeit der Geliertemperatur des eingesetzten Trägermaterials gewählt. Die Geliertemperatur ist die Temperatur, bei der sich das Trägermaterial zu einem Gel oder zu einem gelartigen Körper verfestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Reaktionsbedingung eine Temperatur von etwa 45°C. The first reaction condition is the reaction condition in which the flowable, solidifiable mixture containing the support material and the at least one cell or which comprises at least one cell organelle. The first reaction condition is therefore chosen so that the mixture is in a flowable, solidifiable state. For this purpose, the first reaction condition is chosen so that the carrier material is present in a flowable, solidifiable state. The first reaction condition is therefore chosen as a function of the gelling temperature of the carrier material used. The gelling temperature is the temperature at which the carrier material solidifies into a gel or gel-like body. In a preferred embodiment, the first reaction condition comprises a temperature of about 45 ° C.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird anschließend eine vorbestimmte Menge des Gemischs in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid eingebracht. Eine Pipettenspitze weist zwei einander gegenüberliegende Längsenden mit jeweils einer Öffnung auf, von denen das eine Längsende zum Einbringen und Ausbringen von Fluid und das andere Längsende zum Aufstecken der Pipettenspitze auf einen Pipettenschaft einer Pipette oder auf einen Pipettierkopf eines Pipettierroboters eingerichtet ist. Bei bekannten Pipettenspitzen hat das Längsende zum Einbringen und Ausbringen von Fluid typischerweise die Form eines Kegelstumpfs, dessen Durchmesser sich zur Öffnung des Längsendes hin verringert. Diese Pipettenspitzen sind für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Des Weiteren sind Pipettenspitzen mit einem zylindrischen Längsende zum Einbringen und Ausbringen von Fluid für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Die Öffnung der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid ist groß genug, um die Portionseinheit durch die Öffnung aus der Pipettenspitze auszubringen. Aufgrund des gelartigen Trägermaterials ist die Portionseinheit elastisch. Durch die Elastizität lässt sich die Portionseinheit vorübergehend verformen. Somit kann die Portionseinheit während des Ausbringens aus der Pipettenspitze ver- formt werden und nach dem Ausbringen in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Das Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze erfolgt also unter Beibehaltung der ursprünglichen Form der Portionseinheit. Eine vorübergehende Verformung der Portionseinheit während des Ausbringens aus der Pipettenspitze tritt beispielsweise auf, wenn das Längsende der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid die Form eines Kegelstumpfs hat. In diesem Fall ist die Portionseinheit auch kegelstumpfförmig und der dem Inneren der Pipettenspitze zugewandte Teil der Portionseinheit muss sich beim Ausbringen aus der Pipettenspitze verformen, damit die Portionseinheit durch die Öffnung der Pipettenspitze gebracht werden kann. Das Verformen der Portionseinheit kann beispielsweise durch Ausüben eines Drucks auf die Portionseinheit in Richtung der Pipettenspitzenöffnung hervorgerufen werden. Je elastischer die Portionseinheit ist, umso weniger Druck ist für das Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze bei gleicher Größe der Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid erforderlich. Der Druck ist vor- zugsweise gleichmäßig über die dem Inneren der Pipettenspitze zugewandte Oberfläche der Portionseinheit verteilt. In the method according to the invention, a predetermined amount of the mixture is then introduced into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid. A pipette tip has two opposite longitudinal ends, each with an opening, one of which has a longitudinal end for introducing and dispensing fluid and the other longitudinal end for attaching the pipette tip to a pipette shaft of a pipette or to a pipetting head of a pipetting robot. In known pipette tips, the longitudinal end for introducing and dispensing fluid typically has the shape of a truncated cone whose diameter decreases towards the opening of the longitudinal end. These pipette tips are suitable for the method according to the invention. Furthermore, pipette tips with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid are suitable for the method according to the invention. The opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid is large enough to expose the portion unit through the opening from the pipette tip. Due to the gelatinous carrier material, the portion unit is elastic. Due to the elasticity, the portion unit can be temporarily deformed. Thus, the portioning unit may be deformed from the pipette tip during dispensing and returned to its original shape after dispensing. The dispensing of the portion unit from the pipette tip thus takes place while retaining the original shape of the portion unit. Transient deformation of the serving unit during dispensing from the pipette tip occurs, for example, when the longitudinal end of the pipette tip for introducing and dispensing fluid has the shape of a truncated cone. In this case, the portion unit is also frusto-conical and the portion of the serving unit facing the interior of the pipette tip must deform when dispensed from the pipette tip, so that the portion unit can be brought through the opening of the pipette tip. The deformation of the portion unit can be caused for example by exerting a pressure on the portion unit in the direction of the pipette tip opening. The more elastic the portion unit is, the less pressure is required for dispensing the portion unit from the pipette tip for the same size of opening for introducing and dispensing fluid. The pressure is preferably distributed uniformly over the surface of the portion unit facing the interior of the pipette tip.
Die Öffnung der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid muss also eine bestimmte Mindestgröße haben, damit sich die Portionseinheit durch die Öffnung aus der Pipettenspitze ausbringen lässt. Diese Mindestgröße hängt von der Elastizität und der Größe der Portionseinheit ab. Beispielsweise kann die Öffnung der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid umso kleiner sein, je elastischer die Portionseinheit ist. Die Elastizität der Portionseinheit hängt in erster Linie von der Art und Zusammensetzung des Trägermaterials ab. The opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid must therefore have a certain minimum size so that the portion unit can be dispensed through the opening from the pipette tip. This minimum size depends on the elasticity and the size of the portion unit. For example, the more elastic the portion unit, the smaller the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid. The elasticity of the portion unit depends primarily on the type and composition of the carrier material.
Die Öffnung der Pipettenspitze muss groß genug sein, um die Portionseinheit unbeschädigt durch die Öffnung auszubringen. Die Portionseinheit darf während des Ausbringens aus der Pipettenspitze nicht beschädigt werden, damit die Portionseinheit nach dem Ausbringen wieder ihre ursprüngliche Form annimmt. Nimmt die Portionseinheit nach dem Ausbringen aus der Pipettenspitze wieder ihre ursprüngliche Form an, so ist davon auszugehen, dass die Zelle oder das Zellorga- nell und deren/dessen Bestandteile, insbesondere DNA, während des Ausbrin- gens der Portionseinheit aus der Pipettenspitze vor Scherkräften geschützt gewesen sind. The opening of the pipette tip must be large enough to dislodge the portion unit undamaged through the opening. The serving unit should not be damaged during dispensing from the pipette tip so that the serving unit returns to its original shape after dispensing. If the portion unit returns to its original shape after being dispensed from the pipette tip, then it can be assumed that the cell or the cell organelle and / or its constituents, in particular DNA, during the dispense gens the portion unit from the pipette tip have been protected against shear forces.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Öffnung der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid einen Innendurchmesser von 2 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 4 mm. In a preferred embodiment, the opening of the pipette tip for introducing and dispensing fluid has an inner diameter of 2 mm to 5 mm, preferably 3 mm to 4 mm.
Um eine Kontamination der Portionseinheit zu vermeiden, ist die Pipettenspitze vorzugsweise eine Einweg-Pipettenspitze. To avoid contamination of the serving unit, the pipette tip is preferably a disposable pipette tip.
Das Einbringen der vorbestimmten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise durch Einsaugen der vorbestimmten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze mit Unterdruck oder durch Eintauchen des Längsendes zum Einbringen und Ausbringen von Fluid in ein Ge- faß, das das Gemisch enthält. Beim Eintauchen der Pipettenspitze in das Gemisch in dem Gefäß wird das Gemisch durch Kapillarkräfte in die Pipettenspitze eingebracht. Dabei ist die Menge des eingebrachten Gemischs von der Dauer des Eintauchens der Pipettenspitze abhängig, so dass die vorbestimmte Menge des Gemischs durch eine vorbestimmte Eintauchdauer erreicht werden kann. The introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip can take place in various ways, for example by sucking the predetermined amount of the mixture into the pipette tip with negative pressure or by immersing the longitudinal end for introducing and discharging fluid into a vessel containing the mixture , Upon immersion of the pipette tip into the mixture in the vessel, the mixture is introduced by capillary forces into the pipette tip. In this case, the amount of the introduced mixture depends on the duration of the immersion of the pipette tip, so that the predetermined amount of the mixture can be achieved by a predetermined immersion time.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiter das Verfestigen des Gemischs in der Pipettenspitze, so dass sich die Portionseinheit bildet. Dieser Verfahrensschritt erfolgt durch Inkubieren des Längsendes der Pipettenspitze bei einer zweiten Reaktionsbedingung, bei der sich das Gemisch verfestigt. Dazu wird die zwei- te Reaktionsbedingung so gewählt, dass sich das Trägermaterial verfestigt. Die zweite Reaktionsbedingung wird demzufolge in Abhängigkeit der Geliertemperatur des eingesetzten Trägermaterials gewählt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Reaktionsbedingung eine Temperatur von etwa 4°C. Das Gemisch, das in das Längsende der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid eingebracht wurde, wird in der Pipettenspitze verfestigt, so dass sich die Portionseinheit in der Pipettenspitze bildet. Die Portionseinheit entsteht durch das Verfestigen der vorbestimmten Menge des Gemischs. The inventive method further comprises solidifying the mixture in the pipette tip so that the portion unit is formed. This process step is accomplished by incubating the longitudinal end of the pipette tip at a second reaction condition where the mixture solidifies. For this purpose, the second reaction condition is chosen such that the carrier material solidifies. The second reaction condition is therefore selected depending on the gelling temperature of the carrier material used. In a preferred embodiment, the second reaction condition comprises a temperature of about 4 ° C. The mixture, which has been introduced into the longitudinal end of the pipette tip for introducing and discharging fluid, is solidified in the pipette tip, so that the portion unit forms in the pipette tip. The portion unit is formed by solidifying the predetermined amount of the mixture.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiter das Ausbringen der Portions- einheit aus der Pipettenspitze. Das Ausbringen der Portionseinheit kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise durch Ausblasen oder Ausklopfen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze oder durch Zerstören der Pipettenspitze. Das Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze erfolgt unter Beibehaltung der ursprünglichen Form der Portionseinheit. Dabei ist es möglich, dass sich die Portionseinheit während des Ausbringens aus der Pipettenspitze verformt und nach dem Ausbringen in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt. Alternativ wird die Portionseinheit während des Ausbringens aus der Pipettenspitze nicht verformt. The method according to the invention further comprises the dispensing of the portioning unit from the pipette tip. The dispensing of the portion unit can be done in various ways, for example by blowing or knocking out the portion unit from the pipette tip or by destroying the pipette tip. The dispensing of the portion unit from the pipette tip is carried out while maintaining the original shape of the portion unit. It is possible that the portion unit deforms during dispensing from the pipette tip and returns to its original shape after deployment. Alternatively, the portioning unit is not deformed during dispensing from the pipette tip.
Das verfestigte Trägermaterial schützt die darin eingebettete Zelle oder das darin eingebettete Zellorganell und deren/dessen Bestandteile, insbesondere DNA, vor Scherkräften. The solidified carrier material protects the cell embedded therein or the cell organelle embedded therein and its constituents, in particular DNA, from shear forces.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Portionseinheit in der Pipettenspitze gebildet wird. Es ist bekannt, das verfestigbare Gemisch in ein Zielgefäß einzubringen und das Gemisch in dem Zielgefäß zu verfestigen, so dass sich die Portionseinheit in dem Zielgefäß bildet. Allerdings haftet die Portionseinheit dann auf dem Boden und an den Wänden des Zielgefäßes, so dass die für Reagenzien zugängliche Oberfläche der Portionseinheit verringert ist und für bestimmte Verwendungen der Portionseinheit nicht ausreicht. Im Unterscheid dazu wird die Portionseinheit in dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Pipettenspitze gebildet und anschließend aus der Pipettenspitze ausgebracht. Dadurch ist die Portionseinheit von allen Seiten für Reagenzien zugänglich. Dadurch können Re- aktions- und/oder Waschschritte im Rahmen der weiteren Verwendung der Portionseinheit effizienter durchgeführt werden. An advantage of the method according to the invention is that the portion unit is formed in the pipette tip. It is known to introduce the solidifiable mixture into a target vessel and to solidify the mixture in the target vessel so that the portion unit forms in the target vessel. However, the portioning unit then adheres to the bottom and walls of the target vessel such that the reagent-accessible surface area of the portioning unit is reduced and insufficient for certain portion unit uses. In contrast to the portion unit is formed in the inventive method in the pipette tip and then discharged from the pipette tip. This makes the portion unit accessible from all sides for reagents. As a result, reaction and / or washing steps can be carried out more efficiently during the further use of the portion unit.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass das Verfahren automatisierbar ist, so dass die Portionseinheit automatisiert hergestellt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Portionseinheit daher automatisiert hergestellt. Aufgrund der Automatisierbarkeit kann das Verfahren teilweise oder auch vollständig von einem Pipettierroboter ausgeführt werden. Der Pipet- tierroboter ist vorzugsweise eingerichtet, die von ihm auszuführenden Verfahrens- schritte zu vorbestimmten Zeitpunkten durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verfahrensschritte daher zu vorbestimmten Zeitpunkten durchgeführt. Another advantage of the method according to the invention is that the method can be automated, so that the portion unit can be produced automatically can. In a preferred embodiment, the portion unit is therefore produced automatically. Due to the automation capability, the method can be carried out partially or completely by a pipetting robot. The pipetting robot is preferably set up to carry out the method steps to be carried out by it at predetermined times. In a preferred embodiment, the method steps are therefore carried out at predetermined times.
Ein automatisiertes Ausführen des Verfahrens ermöglicht die parallele Herstellung einer Vielzahl von Portionseinheiten. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Hochdurchsatz-Anwendungen angewendet werden. Beispielsweise kann das Gemisch in einer Mikrotiterplatte mit 96 oder 384 Wells (Näpfchen) bereitgestellt werden. Ein automatisiertes Ausführen des Verfahrens ermöglicht nicht nur die Parallelisie- rung des Verfahrens, durch die Zeit eingespart wird, sondern auch eine weitreichende Kontrolle und Überwachung der einzelnen Verfahrensschritte. Dadurch wird eine reproduzierbare Herstellung der Portionseinheit ermöglicht. Die Kontrolle und Überwachung der Verfahrensschritte ist insbesondere für den Schritt b) vor- teilhaft, da ein Pipettierroboter kontrollieren kann, ob die vorbestimmte Menge des Gemischs in die Pipettenspitze eingebracht wurde, beispielsweise durch Überwachen der aus der Pipettenspitze verdrängten Luft. Durch das kontrollierte und reproduzierbare Einbringen der vorbestimmten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze lässt sich im Gegensatz zur manuellen Durchführung des Verfahrens- schritte eine reproduzierbare Größe der Portionseinheit sicherstellen. Die reproduzierbare Größe der Portionseinheit ist insbesondere bei molekularbiologischen Untersuchungen von Bedeutung, da die Untersuchungsergebnisse häufig nur unter dieser Voraussetzung korrekt interpretiert werden können. Des Weiteren kann die Geschwindigkeit vorgegeben werden, mit der das Einbringen der vorbestimm- ten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze erfolgt. Dadurch lässt sich die vorbestimmte Menge des Gemischs auf kontrollierte Weise in die Pipettenspitze einbringen. Ferner kann dadurch ein etwaiges Eindringen von Luftblasen in das Ge- misch während Schritt b) vermieden werden. Auch das korrekte und vollständige Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze kann von einem Pipettier- ro boter verifiziert werden. Durch diese technischen Möglichkeiten lässt sich die korrekte und reproduzierbare Herstellung der Portionseinheit sicherstellen, so dass standardisierte Portionseinheiten für eine Vielzahl von Proben von Zellen oder Zellorganellen hergestellt werden können. Automated execution of the method allows parallel production of a plurality of portion units. As a result, the method according to the invention can also be used in high-throughput applications. For example, the mixture may be provided in a microtiter plate with 96 or 384 wells (wells). Automated execution of the method not only enables the parallelization of the method, which saves time, but also extensive control and monitoring of the individual method steps. This enables a reproducible production of the portion unit. The control and monitoring of the method steps is particularly advantageous for step b), since a pipetting robot can check whether the predetermined amount of the mixture has been introduced into the pipette tip, for example by monitoring the air displaced from the pipette tip. By the controlled and reproducible introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip, in contrast to the manual performance of the method steps, a reproducible size of the portion unit can be ensured. The reproducible size of the portion unit is of particular importance in molecular biological investigations, since the test results can often be correctly interpreted only under this condition. Furthermore, the speed at which the introduction of the predetermined amount of the mixture into the pipette tip takes place can be predetermined. As a result, the predetermined amount of the mixture can be introduced in a controlled manner in the pipette tip. Furthermore, this can prevent any penetration of air bubbles into the mixed during step b) are avoided. The correct and complete dispensing of the portion unit from the pipette tip can also be verified by a pipetting robot. These technical possibilities ensure the correct and reproducible production of the portion unit, so that standardized portion units can be produced for a large number of samples of cells or cell organelles.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor Schritt a) ein Mischen des fließfähigen, verfestigbaren Trägermaterials mit der mindestens einen Zelle oder dem mindestens einem Zellorganell bei der ersten Reaktionsbedingung, um das Gemisch herzustellen. Vorzugsweise liegt die Zelle oder das Zellorganell vor dem Einmischen in das Trägermaterial bereits bei der ersten Reaktionsbedingung vor, um ein Verfestigen des Trägermaterials bei Zugabe der Zelle oder des Zellorga- nells zu vermeiden. Beispielsweise kann die Zelle oder das Zellorganell auf die gleiche Temperatur wie das fließfähige Trägermaterial vorgewärmt oder vorgekühlt werden. In a preferred embodiment, prior to step a), the flowable, solidifiable carrier material is mixed with the at least one cell or the at least one cell organelle in the first reaction condition to produce the mixture. Preferably, the cell or the cell organelle is already in the first reaction condition prior to mixing into the carrier material in order to avoid solidification of the carrier material upon addition of the cell or the cell organelle. For example, the cell or cell organelle may be preheated or pre-cooled to the same temperature as the flowable carrier material.
Eine Suspension von Zellen oder Zellorganellen wird beispielsweise im Verhältnis 1 :1 (v/v) mit dem Trägermaterial gemischt. Beispielsweise werden 50 μΙ einer Zell- Suspension mit 50 μΙ einer Lösung von 2% Agarose als Trägermaterial gemischt. Der Anteil an Trägermaterial in dem Gemisch kann erhöht werden, um festere und damit mechanisch stabilere Portionseinheiten zu erhalten. Alternativ kann die Konzentration des Trägermaterials erhöht werden, um festere Portionseinheiten herzustellen. For example, a suspension of cells or cell organelles is mixed with the carrier material in a ratio of 1: 1 (v / v). For example, 50 .mu.l of a cell suspension are mixed with 50 .mu.l of a solution of 2% agarose as carrier material. The proportion of carrier material in the mixture can be increased in order to obtain firmer and thus mechanically more stable portion units. Alternatively, the concentration of the carrier material may be increased to produce more solid portion units.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt b) durch Einsaugen der vorbestimmten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze mit Unterdruck. Dazu kann beispielsweise eine gewöhnliche Mikroliter- oder Kolbenhubpipette, auf der die Pipettenspitze aufgesteckt ist, eingesetzt werden. In diesem Fall zieht ein beweg- licher Kolben in der Aufwärtsbewegung die unter ihm liegende Luftsäule mit sich nach oben und dadurch auch das Gemisch in die aufgesteckte Pipettenspitze. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt b) bei einer Flussrate von 1 μΙ/s bis 300 μΙ/s, vorzugsweise von 1 μΙ/s bis 100 μΙ/s. Die Flussrate wird in Abhängigkeit der Viskosität des Gemischs, der in die Pipettenspitze einzubringenden vorbestimmten Menge des Gemischs und des Durchmessers der Öffnung des Längsendes der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid gewählt. Durch die Wahl der Flussrate lässt sich die vorbestimmte Menge des Gemischs auf kontrollierte Weise in die Pipettenspitze einbringen. Die Flussrate wird vorzugsweise ausreichend niedrig gewählt, um ein etwaiges Auftreten von Luftblasen in dem Gemisch während Schritt b) zu vermeiden. In a preferred embodiment, step b) is carried out by sucking the predetermined amount of the mixture into the pipette tip with negative pressure. For this purpose, for example, a conventional microliter or Kolbenhubpipette, on which the pipette tip is attached, are used. In this case, a moving piston in the upward movement pulls the column of air under it upwards and thereby also the mixture into the attached pipette tip. In a preferred embodiment, step b) takes place at a flow rate of 1 μΙ / s to 300 μΙ / s, preferably from 1 μΙ / s to 100 μΙ / s. The flow rate is selected as a function of the viscosity of the mixture, the predetermined amount of the mixture to be introduced into the pipette tip and the diameter of the opening of the longitudinal end of the pipette tip for introducing and dispensing fluid. By choosing the flow rate, the predetermined amount of the mixture can be introduced into the pipette tip in a controlled manner. The flow rate is preferably chosen to be sufficiently low to avoid any occurrence of air bubbles in the mixture during step b).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die vorbestimmte Menge des Gemischs etwa 5 μΙ bis etwa 300 μΙ, weiter bevorzugt etwa 10 μΙ bis etwa 250 μΙ, weiter bevorzugt etwa 50 μΙ bis etwa 200 μΙ, am meisten bevorzugt etwa 75 μΙ bis etwa 150 μΙ. Die vorbestimmte Menge des Gemischs wird in Abhängigkeit der verfügbaren Menge an Zellen oder Zellorganellen und/oder der beabsichtigten Verwendung der Portionseinheit gewählt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die vorbestimmte Menge des Gemischs etwa 100 μΙ. In a preferred embodiment, the predetermined amount of the mixture is about 5 μΙ to about 300 μΙ, more preferably about 10 μΙ to about 250 μΙ, more preferably about 50 μΙ to about 200 μΙ, most preferably about 75 μΙ to about 150 μΙ. The predetermined amount of the mixture is selected depending on the available amount of cells or cell organelles and / or the intended use of the serving unit. In a particularly preferred embodiment, the predetermined amount of the mixture is about 100 μΙ.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Inkubieren des Längsendes der Pipettenspitze bei der zweiten Reaktionsbedingung durch Einbringen des Längsendes der Pipettenspitze in eine Lösung, die die Temperatur der zweiten Reaktionsbedingung hat. Das Längsende der Pipettenspitze kann beispielsweise in eine Lösung, die eine Temperatur von etwa 4°C hat, eingetaucht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt d) durch Ausblasen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze. Dazu kann beispielsweise eine gewöhnliche Mikroliter- oder Kolbenhubpipette, auf der die Pipettenspitze aufgesteckt ist, eingesetzt werden. In diesem Fall verdrängt ein beweglicher Kolben beim Herunterdrücken die unter ihm liegende Luftsäule, so dass die Portionseinheit aus der Pi- pettenspitze ausgeblasen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Portionseinheit in ein Zielgefäß mit einer Reaktionslösung oder auf eine feste Oberfläche ausgebracht. Dies hängt vor allem von der beabsichtigten weiteren Verwendung der Portionseinheit ab. Wird die Portionseinheit in ein Zielgefäß mit einer Reaktionslösung ausgebracht, so wird die Reaktionslösung in Abhängigkeit der weiteren Verwendung der Portionseinheit gewählt. Die Reaktionslösung kann beispielsweise ein Lysepuffer zum Ly- sieren der Zelle oder des Zellorganells in der Portionseinheit sein. In a preferred embodiment, incubating the longitudinal end of the pipette tip in the second reaction condition is accomplished by inserting the longitudinal end of the pipette tip into a solution having the temperature of the second reaction condition. For example, the longitudinal end of the pipette tip may be immersed in a solution having a temperature of about 4 ° C. In a preferred embodiment, step d) is carried out by blowing out the portion unit from the pipette tip. For this purpose, for example, a conventional microliter or Kolbenhubpipette, on which the pipette tip is attached, are used. In this case displaces a movable piston when pressed down the underlying column of air, so that the portion unit is blown out of the pipette tip. In a preferred embodiment, the portion unit is dispensed into a target vessel with a reaction solution or onto a solid surface. This depends above all on the intended further use of the portion unit. If the portion unit is discharged into a destination vessel with a reaction solution, the reaction solution is selected as a function of the further use of the portion unit. The reaction solution can be, for example, a lysis buffer for lysing the cell or the cell organelle in the portion unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Längsende der Pipettenspitze zum Einbringen und Ausbringen von Fluid zylindrisch, wobei das zylindrische Längsende eine vorbestimmte Höhe hat, so dass die dem Inneren der Pipettenspitze zugewandte freie Oberfläche des Gemischs nicht über das zylindrische Längsende der Pipettenspitze hinaus ragt. Somit hängt die minimale vorbestimmte Höhe des zylindrische Längsendes von der vorbestimmten Menge des Gemischs, das in die Pipettenspitze eingebracht wird, und vom dem Durchmesser des zylindrischen Längsendes ab. Das zylindrische Längsende erleichtert das Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze, da die Portionseinheit während des Ausbringens nicht verformt werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Trägermaterial Agarose. Agarose ist ein Polysaccharid, das kostengünstig und einfach in der Handhabung ist. Agarose wird typischerweise als Pulver erworben. Das Pulver wird in eine geeignete wässrige Pufferlösung gegeben und für etwa 1 bis etwa 5 Minuten aufgekocht, um die Agarose zu lösen. Vor der weiteren Verwendung wird die gelöste Agarose in der Regel auf etwa 50°C bis etwa 60°C gekühlt oder abkühlen gelassen. Die Geliertemperatur von Agarose, bei der sich die Agarose zu einem Gel verfestigt, liegt je nach der Quelle, aus der die Agarose stammt, im Bereich von etwa 34°C bis etwa 42°C bei 1 ,5% Agarose. Im verfestigten Zustand liegt Agarose als ein Gel vor, das Poren aufweist. Die Poren ermöglichen den Zugang von Rea- genzien zu der in der Portionseinheit eingebetteten Zelle oder dem in der Portionseinheit eingebetteten Zellorganell. Dies ist für die weitere Verwendung der Portionseinheit von Nutzen. Agarose liegt bei einer Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C als fließfähige, verfestigbare Masse vor. Daher umfasst die erste Reaktionsbedingung bei der Verwendung von Agarose als Trägermaterial vorzugsweise eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 60°C, vorzugsweise von etwa 52°C. In a preferred embodiment, the longitudinal end of the pipette tip is cylindrical for introducing and dispensing fluid, the cylindrical longitudinal end having a predetermined height such that the free surface of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip. Thus, the minimum predetermined height of the cylindrical longitudinal end depends on the predetermined amount of the mixture introduced into the pipette tip and on the diameter of the cylindrical longitudinal end. The cylindrical longitudinal end facilitates the dispensing of the portion unit from the pipette tip, since the portion unit does not have to be deformed during the dispensing. In a preferred embodiment, the carrier material comprises agarose. Agarose is a polysaccharide that is inexpensive and easy to use. Agarose is typically purchased as a powder. The powder is placed in a suitable aqueous buffer solution and boiled for about 1 to about 5 minutes to dissolve the agarose. Prior to further use, the dissolved agarose is usually cooled to about 50 ° C to about 60 ° C or allowed to cool. The gelling temperature of agarose, at which the agarose solidifies into a gel, ranges from about 34 ° C to about 42 ° C with 1.5% agarose, depending on the source from which the agarose is derived. In the solidified state, agarose is present as a gel having pores. The pores allow access of reagents to the cell embedded in the serving unit or to the cell organelle embedded in the serving unit. This is useful for further use of the serving unit. Agarose is present at a temperature of about 50 ° C to about 60 ° C as a flowable, solidifiable mass. Therefore, when using agarose as the carrier material, the first reaction condition preferably comprises a temperature of about 50 ° C to about 60 ° C, preferably about 52 ° C.
Bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 30°C liegt Agarose in verfestigter Form vor. Daher umfasst die zweite Reaktionsbedingung bei der Verwendung von Aga rose als Trägermaterial vorzugsweise eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 30°C, weiter bevorzugt von etwa 0°C bis etwa 10°C, am meisten bevorzugt von etwa 4°C. Eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 10°C ist bevorzugt, da das Verfestigen von Agarose bei einer Temperatur von etwa 20°C bis etwa 30°C im Vergleich zu niedrigeren Temperaturen länger dauert und unkontrollierter ist. Bei 4°C reichen bereits einige Sekunden für das Verfestigen von Aga rose und damit des Gemischs in der Pipettenspitze. At a temperature of about 0 ° C to about 30 ° C, agarose is present in solidified form. Thus, when Aga rose is used as the support material, the second reaction condition preferably comprises a temperature of from about 0 ° C to about 30 ° C, more preferably from about 0 ° C to about 10 ° C, most preferably about 4 ° C. A temperature of about 0 ° C to about 10 ° C is preferred since solidification of agarose at a temperature of about 20 ° C to about 30 ° C takes longer and is more uncontrolled compared to lower temperatures. At 4 ° C, just a few seconds are sufficient for the solidification of Aga rose and thus the mixture in the pipette tip.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Trägermaterial von etwa 0,5% bis etwa 10% Agarose. Die Konzentrationsangaben für Agarose sind als Gewicht pro Volumen (w/v) angegeben. Beispielsweise werden für 1 % Agarose 1 ,0 g Aga- rosepulver in 100 ml Pufferlösung gelöst. Je höher die Agarose konzentriert ist, desto kleiner sind die Poren, die die verfestigte Aga rose in der Portionseinheit aufweist und desto fester ist die Portionseinheit. Die Konzentration der Agarose wird daher in Abhängigkeit der beabsichtigten weiteren Verwendung der Portionseinheit gewählt. Wird 0,5% Agarose als Trägermaterial eingesetzt, ist die Porti- onseinheit sehr weich. Bei höheren Agarosekonzentrationen wie beispielsweise von 0,75% bis 1 % ist die Portionseinheit bereits fester und somit mechanisch stabiler, wodurch die Handhabung der Portionseinheit erleichtert wird. In a preferred embodiment, the carrier material comprises from about 0.5% to about 10% agarose. The concentration data for agarose are given as weight per volume (w / v). For example, for 1% agarose, 1.0 g of agarose powder is dissolved in 100 ml of buffer solution. The higher the agarose is concentrated, the smaller are the pores that the solidified Aga rose has in the serving unit and the firmer the serving unit. The concentration of the agarose is therefore chosen depending on the intended further use of the portion unit. If 0.5% agarose is used as carrier material, the portioning unit is very soft. At higher agarose concentrations, such as from 0.75% to 1%, the portion unit is already firmer and thus more mechanically stable, thereby facilitating handling of the portion unit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Trägermaterial 1 ,5% Agarose. Bei 1 ,5% Agarose ist die Portionseinheit mechanisch ausreichend stabil, so dass die Portionseinheit einfach handzuhaben ist, während die Poren- große der Aga rose eine Vielzahl von weiteren Verwendungsmöglichkeiten der Portionseinheit erlaubt. In a particularly preferred embodiment, the carrier material comprises 1, 5% agarose. With 1.5% agarose, the portion unit is mechanically sufficiently stable so that the portion unit is easy to handle, while the pore size is easy to handle. large of the Aga rose allows a variety of other uses of the portion unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aga rose eine niedrigschmelzende Agarose. Niedrigschmelzende Agarose hat im Vergleich zu Standard-Agarose eine niedrigere Schmelztemperatur und auch eine niedrigere Geliertemperatur. Die Geliertemperatur von niedrigschmelzender Aga rose liegt im Bereich von etwa 24°C bis etwa 30°C bei 1 ,5% Aga rose. Somit liegt niedrigschmelzende Agarose auch noch bei einer Temperatur von etwa 40°C bis etwa 50°C als fließfähige, ver- festigbare Masse vor. Daher umfasst die erste Reaktionsbedingung bei der Verwendung von niedrigschmelzender Agarose als Trägermaterial vorzugsweise eine Temperatur von etwa 40°C bis etwa 50°C, vorzugsweise von etwa 45°C. Dies ist vorteilhaft, da Temperaturen über 45°C zu einer Beschädigung der Zelle oder des Zellorganells in dem Gemisch oder zu einer Beschädigung der Pipettenspitze füh- ren können. In a preferred embodiment, the agarose is a low-melting agarose. Low-melting agarose has a lower melting temperature and a lower gelling temperature compared to standard agarose. The gelling temperature of low melting Aga rose ranges from about 24 ° C to about 30 ° C at 1.5% Aga rose. Thus, low-melting agarose is still present at a temperature of about 40 ° C to about 50 ° C as a flowable, compactable mass. Therefore, when using low melting agarose as the carrier material, the first reaction condition preferably comprises a temperature of about 40 ° C to about 50 ° C, preferably about 45 ° C. This is advantageous because temperatures above 45 ° C can damage the cell or cell organelle in the mixture or damage the pipette tip.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass niedrigschmelzende Agarose auch bei Temperaturen, die bis zu 15°C unterhalb von 45°C liegen, noch flüssig bleibt. Dies ist für die Prozesssicherheit von Bedeutung, da es ein vorzeitiges Verfestigen des Gemischs, beispielsweise durch den Kontakt mit der Pipettenspitze, verhindert. Die Pipettenspitze wird vorzugsweise nicht auf die Temperatur des Gemischs vorgewärmt oder vorgekühlt, sondern ohne Vorwärmen bzw. Vorkühlen verwendet, so dass die Pipettenspitze in der Regel Raumtemperatur aufweist. Bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 20°C liegt niedrigschmelzende Agarose in verfestigter Form vor. Daher umfasst die zweite Reaktionsbedingung bei der Verwendung von niedrigschmelzender Aga rose als Trägermaterial vorzugsweise eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 20°C, weiter bevorzugt von etwa 0°C bis etwa 10°C, am meisten bevorzugt von etwa 4°C. Bei 4°C reichen bereits einige Sekunden für das Verfestigen von niedrigschmelzender Aga rose und damit des Gemischs in der Pipettenspitze. Im Unterschied zu Aga rose, die bei höheren Temperaturen als fließfähige Masse und bei niedrigeren Temperaturen in verfestigtem Zustand vorliegt, gibt es auch Trägermaterialien, die bei niedrigeren Temperaturen als fließfähige Masse vorliegen und bei höheren Temperaturen ein Gel bilden. Ein Beispiel für ein solches Trägermaterial ist Gelatine. Gelatine liegt beispielsweise bei 4°C als fließfähige Masse vor. Die Geliertemperatur von Gelatine liegt im Bereich von etwa 35°C bis etwa 40°C, wobei verfestigte Gelatine durch weiteres Erwärmen, beispielsweise auf etwa 50°C, wieder flüssig wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Zelle eine tierische Zelle, vorzugsweise eine Säugerzelle, weiter bevorzugt eine humane Zelle. Another advantage is that low-melting agarose remains liquid even at temperatures of up to 15 ° C below 45 ° C. This is important for process safety because it prevents premature solidification of the mixture, for example, by contact with the pipette tip. The pipette tip is preferably not preheated or pre-cooled to the temperature of the mixture, but used without preheating, so that the pipette tip is typically at room temperature. At a temperature of about 0 ° C to about 20 ° C is low melting agarose in solidified form. Thus, when using low melting Aga rose as the support material, the second reaction condition preferably comprises a temperature of from about 0 ° C to about 20 ° C, more preferably from about 0 ° C to about 10 ° C, most preferably about 4 ° C. At 4 ° C, just a few seconds are sufficient for the solidification of low-melting Aga rose and thus the mixture in the pipette tip. In contrast to Aga rose, which is at higher temperatures than flowable mass and at lower temperatures in solidified state, there are also support materials that are at lower temperatures than flowable mass and form a gel at higher temperatures. An example of such a carrier material is gelatin. Gelatine is for example at 4 ° C as a flowable mass. The gelatin temperature of gelatin ranges from about 35 ° C to about 40 ° C, with solidified gelatin becoming fluid again upon further heating, for example to about 50 ° C. In a preferred embodiment, the at least one cell is an animal cell, preferably a mammalian cell, more preferably a human cell.
Die Zelle stammt vorzugsweise von einem Krebspatienten. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Portionseinheit eignet sich insbesondere zur Isolierung von hochmolekularer DNA aus der Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist. Die hochmolekulare DNA wird für die Identifizierung von DNA- Rearrangements zur Diagnose von Krebs benötigt. Darüber hinaus dient die Identifizierung der spezifischen DNA-Rearrangements, die in einem Krebspatienten vorliegen, als wesentliche Voraussetzung für eine personalisierte Krebstherapie. The cell is preferably from a cancer patient. The portion unit produced by the method according to the invention is particularly suitable for the isolation of high molecular weight DNA from the cell, which is embedded in the carrier material. The high molecular weight DNA is needed for the identification of DNA rearrangements for the diagnosis of cancer. In addition, identification of the specific DNA rearrangements present in a cancer patient is an essential prerequisite for personalized cancer therapy.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren unter sterilen Bedingungen durchgeführt. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn die mindestens eine Zelle nach der Herstellung der Portionseinheit in derselben kultiviert werden soll. In a preferred embodiment, the process is carried out under sterile conditions. This may be advantageous, for example, if the at least one cell is to be cultivated in the same after the production of the portion unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt eine Konzentration der mindestens einen Zelle in dem Gemisch etwa 50.000 Zellen/ml bis etwa 5.000.000 Zellen/ml, vorzugsweise etwa 1 .000.000 Zellen/ml. Die Konzentration der mindestens einen Zelle in dem Gemisch wird in Abhängigkeit der beabsichtigten weiteren Verwen- dung der Portionseinheit gewählt. Das gleiche gilt für das mindestens eine Zellor- ganell in dem Gemisch, dessen Konzentration in dem Gemisch vorzugsweise et- wa 50.000 Zellorganellen/ml bis etwa 5.000.000 Zellorganellen/ml, vorzugsweise etwa 1.000.000 Zellorganellen/ml beträgt. In a preferred embodiment, a concentration of the at least one cell in the mixture is about 50,000 cells / ml to about 5,000,000 cells / ml, preferably about 1,000,000 cells / ml. The concentration of the at least one cell in the mixture is selected depending on the intended further use of the portion unit. The same applies to the at least one cell organogel in the mixture whose concentration in the mixture is preferably wa is 50,000 cell organelles / ml to about 5,000,000 cell organelles / ml, preferably about 1,000,000 cell organelles / ml.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Zellorganell ein Zellkern, ein itochondrium, ein Vesikel, ein endoplasmatisches Retikulum, ein Golgi-Apparat, ein Lysosom, ein Peroxisom, ein Chloroplast, ein Chromoplast, ein Leukoplast, eine Zellsaftvakuole, ein Melanosom oder ein Phagosom. In a preferred embodiment, the at least one cell organelle is a cell nucleus, an itochondrium, a vesicle, an endoplasmic reticulum, a Golgi apparatus, a lysosome, a peroxisome, a chloroplast, a chromoplast, a leucoplast, a cell sac vacuole, a melanosome, or a phagosome ,
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Zellor- ganeil ein Zellkern oder ein Mitochondrium, vorzugsweise ein Zellkern. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Portionseinheit eignet sich insbesondere zur Isolierung von hochmolekularer DNA. DNA ist in Zellkernen und in Mitochondrien, bei Pflanzen zudem in Chloroplasten zu finden. Für die meisten Anwendungen ist die in den Zellkernen vorliegende chromosomale DNA von Inte- resse, beispielsweise für die Identifizierung von DNA-Rearrangements bei Krebspatienten. In a particularly preferred embodiment, the at least one cell organ part is a cell nucleus or a mitochondrium, preferably a cell nucleus. The portion unit produced by the method according to the invention is particularly suitable for the isolation of high molecular weight DNA. DNA is found in cell nuclei and in mitochondria, in plants also in chloroplasts. For most applications, the chromosomal DNA present in the cell nuclei is of interest, for example for the identification of DNA rearrangements in cancer patients.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gemisch weiter Magnetpartikel. Dadurch wird eine Portionseinheit hergestellt, in der Magnetpartikel vorliegen. Die Vorliegen von Magnetpartikeln ist bei der weiteren Verwendung der Portionseinheit von Vorteil. Durch die Magnetpartikel ist es möglich, die Portionseinheit durch ein Magnetfeld an einer bestimmten Position zu halten. Dazu kann beispielsweise ein Magnet seitlich oder unterhalb eines Reaktionsgefäßes angebracht werden. Die Portionseinheit bewegt sich dann an die dem Magneten zuge- wandte Seite des Reaktionsgefäßes. Dadurch, dass die Position, an der sich die Portionseinheit befindet, bekannt ist, wird ein Beschädigen oder Zerstören der Portionseinheit während des Bewegens von Flüssigkeiten, beispielsweise während eines Waschens der Portionseinheit, vermieden. Somit können insbesondere Flüssigkeiten aus dem Reaktionsgefäß sicher abgesaugt werden, ohne die Porti- onseinheit zu beschädigen. In einer bevorzugten Ausführungsform interagieren die Magnetpartikel nicht mit Nukleinsäuren. Eine Interaktion der Magnetpartikel mit Nukleinsäuren könnte die Isolierung von Nukleinsäuren wie beispielsweise DNA aus der Zelle oder dem Zel- lorganell in der Portionseinheit stören. In a preferred embodiment, the mixture further comprises magnetic particles. As a result, a portion unit is produced in which magnetic particles are present. The presence of magnetic particles is advantageous in the further use of the portion unit. Due to the magnetic particles, it is possible to hold the portion unit by a magnetic field at a certain position. For this purpose, for example, a magnet can be attached to the side or below a reaction vessel. The portion unit then moves to the side of the reaction vessel facing the magnet. By knowing the position at which the portion unit is located, damage to or destruction of the portion unit during the movement of liquids, for example during washing of the portion unit, is avoided. Thus, in particular, liquids can be safely sucked out of the reaction vessel without damaging the portioning unit. In a preferred embodiment, the magnetic particles do not interact with nucleic acids. Interaction of the magnetic particles with nucleic acids could interfere with the isolation of nucleic acids such as DNA from the cell or cell organelle in the serving unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt eine mittlere Partikelgröße der Magnetpartikel etwa 10 nm bis etwa 1000 nm, vorzugsweise etwa 50 nm bis etwa 500 nm. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, erhältlich durch ein Verfahren gemäß der Erfindung. In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Isolierung einer Nukleinsäure. Die Nukleinsäure wird durch das Trägermaterial vor Scherkräften geschützt, so dass intakte, lange Nuk- leinsäure-Fragmente aus der Zelle oder dem Zellorganell isoliert werden können. Die Nukleinsäure kann DNA oder RNA sein. In einer bevorzugten Ausführungs- form ist die Nukleinsäure DNA, weiter bevorzugt hochmolekulare DNA. Der Begriff „hochmolekulare DNA" wie hier verwendet bezeichnet DNA-Fragmente mit einer Länge von mehr als 1000 Kilobasenpaaren. Die DNA ist während der Isolierung in der Portionseinheit immobilisiert und vor Scherkräften geschützt. Dadurch ist die Portionseinheit zur Isolierung von hochmolekularer DNA besonders vorteilhaft. Hochmolekulare DNA ist für verschiedene molekularbiologische Verfahren erforderlich, insbesondere für das sogenannte„molecular combing", das zur Identifizierung von DNA-Rearrangements bei der Diagnose von Krebs eingesetzt wird. In a preferred embodiment, an average particle size of the magnetic particles is about 10 nm to about 1000 nm, preferably about 50 nm to about 500 nm. In a second aspect, the invention relates to a portion unit of a gelatinous carrier material having at least one biological cell which is incorporated into the carrier material embedded, or at least one Zellorganell embedded in the carrier material, obtainable by a method according to the invention. In a third aspect, the invention relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a nucleic acid. The nucleic acid is protected against shear forces by the carrier material so that intact, long nucleic acid fragments can be isolated from the cell or the cell organelle. The nucleic acid may be DNA or RNA. In a preferred embodiment, the nucleic acid is DNA, more preferably high molecular weight DNA. The term "high molecular weight DNA" as used herein refers to DNA fragments longer than 1000 kilobase pairs in length.The DNA is immobilized in the portion unit during isolation and shear protected, thereby making the portion unit particularly useful for isolating high molecular weight DNA DNA is required for a variety of molecular biology procedures, in particular for so-called "molecular combing", which is used to identify DNA rearrangements in the diagnosis of cancer.
Zur Isolierung von hochmolekularer DNA aus der mindestens einen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, kann die Portionseinheit beispielsweise in ein Zielgefäß ausgebracht werden. Das Zielgefäß enthält vorzugsweise eine Pufferlösung. In einem nächsten Schritt wird die Zelle verdaut bzw. lysiert. Die Lyse der Zelle findet innerhalb der Portionseinheit statt, so dass die DNA weiter durch das Trägermaterial geschützt wird. Die Lyse der Zelle ist häufig temperaturabhängig, so dass dieser Schritt vorzugsweise bei einer konstant gehaltenen, vorbestimmten Temperatur durchgeführt wird. Die Temperatur beträgt beispielsweise 37°C. Der Lyseschritt wird beispielsweise über Nacht, das heißt für etwa 16 Stunden, durchgeführt. To isolate high molecular weight DNA from the at least one cell embedded in the carrier material, the portion unit can be dispensed, for example, into a destination vessel. The target vessel preferably contains a buffer solution. In a next step, the cell is digested or lysed. The lysis of Cell takes place within the serving unit, so that the DNA is further protected by the carrier material. The lysis of the cell is often temperature-dependent, so that this step is preferably carried out at a constant, predetermined temperature. The temperature is for example 37 ° C. The lysis step is performed, for example, overnight, that is, for about 16 hours.
Es folgt ein Waschen der Portionseinheit, um das lysierte Zellmaterial, Zelltrümmer, Enzyme und sonstige Kontaminanten, die die weitere Verwendung der DNA stören könnten, aus der Portionseinheit zu entfernen. Beim Waschen der Portionseinheit muss die Portionseinheit vorsichtig mit der Waschlösung gemischt und in dieser bewegt werden, um ein effizientes Waschen der Portionseinheit zu gewährleisten, ohne dass die Portionseinheit dabei beschädigt oder zerstört wird. Würde die Portionseinheit beim Waschen beschädigt oder zerstört, wäre die DNA Scherkräften ausgesetzt, die die hochmolekulare DNA in kleine Fragmente brechen könnten. Um die Portionseinheit in der Waschlösung zu bewegen, kann das Zielgefäß zum Beispiel einmal oder mehrmals vorsichtig über Kopf und wieder nach oben zurück gedreht werden. Anschließend wird die Waschlösung entfernt. Das Waschen der Portionseinheit kann mehrmals wiederholt, beispielsweise 5 bis 50 Mal wiederholt werden. Vorzugsweise wird das Waschen der Portionseinheit 20 bis 50 Mal, weiter bevorzugt 50 Mal wiederholt. Washing of the serving unit follows to remove the lysed cell material, cell debris, enzymes and other contaminants that might interfere with further use of the DNA from the serving unit. When washing the portion unit, carefully mix and move the portion unit with the wash solution to ensure efficient washing of the portion unit without damaging or destroying the portion unit. If the portion unit were damaged or destroyed during washing, the DNA would be exposed to shear forces that could break the high molecular weight DNA into small fragments. For example, to move the portioning unit in the washing solution, the target vessel may be gently turned upside down and back up again one or more times. Subsequently, the washing solution is removed. The washing of the portion unit can be repeated several times, for example, repeated 5 to 50 times. Preferably, the washing of the portion unit is repeated 20 to 50 times, more preferably 50 times.
Nach dem Waschen wird das Trägermaterial der Portionseinheit entfernt. Dazu kann das Trägermaterial beispielsweise wieder in einen fließfähigen Zustand ge- bracht und/oder abgebaut werden. Dieser Schritt ist häufig temperaturabhängig und wird daher vorzugsweise bei einer konstant gehaltenen, vorbestimmten Temperatur durchgeführt. Der Abbau wird vorzugsweise durch einen enzymatischen Verdau des Trägermaterials erreicht. Agarose kann beispielsweise durch Inkubieren mit dem Enzym Beta-Agarase, vorzugsweise bei 42°C, abgebaut werden. Die isolierte hochmolekulare DNA steht nun zur weiteren Verwendung zur Verfügung. Alle Schritte der DNA-Isolierung werden vorzugsweise mittels eines Pipettierrobo- ters durchgeführt, um einen kontrollierten, präzisen und reproduzierbaren Verfahrensablauf zu gewährleisten. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Isolierung eines Proteins, vorzugsweise eines Proteins mit mindestens zwei Untereinheiten. Untereinheiten von Proteinen werden durch Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte und Coulombsche Kräfte zusammengehalten. Das Trägermaterial der Portionseinheit bietet nicht nur Nuklein- säuren, sondern auch Proteinen Schutz vor Scherkräften. Dadurch ist die Portionseinheit auch zur Isolierung von Proteinen und Proteinkomplexen geeignet. After washing, the carrier material of the portion unit is removed. For this purpose, for example, the carrier material can be brought back into a flowable state and / or degraded. This step is often temperature-dependent and is therefore preferably carried out at a constant, predetermined temperature. The degradation is preferably achieved by enzymatic digestion of the support material. Agarose can be degraded, for example, by incubation with the enzyme beta-agarase, preferably at 42 ° C. The isolated high molecular weight DNA is now available for further use. All steps of the DNA isolation are preferably carried out by means of a pipetting robot in order to ensure a controlled, precise and reproducible process sequence. In a further aspect, the invention relates to the use of a portion unit according to the invention for isolating a protein, preferably a protein having at least two subunits. Subunits of proteins are held together by hydrogen bonds, Van der Waals forces and Coulomb forces. The carrier material of the portion unit not only provides nucleic acids, but also proteins protection against shear forces. As a result, the portion unit is also suitable for the isolation of proteins and protein complexes.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Kultivierung oder Kokultivierung von Zellen. Bei der Kokultivierung von Zellen werden mindestens zwei unterschiedliche Arten von Zellen, beispielsweise Krebszellen und Fibroblasten, gemeinsam kultiviert. In a further aspect, the invention relates to the use of a portioning unit according to the invention for the cultivation or cocultivation of cells. Cocultivation of cells co-cultivates at least two different types of cells, for example, cancer cells and fibroblasts.
Durch die dreidimensionale Umgebung der Zellen in der Portionseinheit eignet sich die Portionseinheit insbesondere zur dreidimensionalen Kultivierung oder Ko- kultivierung von Zellen. Für diese Verwendung wird das Trägermaterial so gewählt, dass es bei der Reaktionsbedingung, bei der die Zellen kultiviert oder kokul- tiviert werden sollen, in einem verfestigten Zustand vorliegt. Menschliche Zellen und andere Säugerzellen werden typischerweise bei 37°C (Körpertemperatur) kultiviert, so dass das Trägermaterial vorzugsweise bei 37°C in einem verfestigten Zustand vorliegt. Das Trägermaterial liegt vorzugsweise bei niedrigeren Temperaturen, beispielsweise bei etwa 4°C, als fließfähige Masse vor. Geeignete Trägermaterialien zur dreidimensionalen Kultivierung oder Kokultivierung von Zellen sind bekannt. Beispielsweise können Hydrogele aus Strukturproteinen wie Kollagen oder Gelatine-Methacrylat als Trägermaterial eingesetzt werden. Das Trägermate- rial wird in diesem Zusammenhang auch als Matrix bezeichnet und ähnelt in seiner Zusammensetzung vorzugsweise der natürlich vorkommenden, komplexen extrazellulären Umgebung von Zellen in Geweben. In einer bevorzugten Ausführungsform setzen die in der Portionseinheit kultivierten oder kokultivierten Zellen eine Verbindung frei, die durch das Trägermaterial diffundieren und so aus der Portionseinheit austreten kann. Die Zellen können beispielsweise Proteine sezernieren, die das Wachstum und/oder die Proliferation von Krebszellen hemmen. In diesem Fall kann die Portionseinheit zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden. Due to the three-dimensional environment of the cells in the portion unit, the portion unit is particularly suitable for the three-dimensional cultivation or cocultivation of cells. For this use, the support material is chosen so that it is in a solidified state under the reaction condition in which the cells are to be cultured or cocultured. Human cells and other mammalian cells are typically cultured at 37 ° C (body temperature) such that the support material is preferably in a solidified state at 37 ° C. The support material is preferably at lower temperatures, for example at about 4 ° C, as a flowable mass. Suitable support materials for three-dimensional cultivation or cocultivation of cells are known. For example, hydrogels of structural proteins such as collagen or gelatin-methacrylate can be used as the carrier material. The carrier material is also referred to in this context as a matrix and is preferably similar in composition to the naturally occurring, complex extracellular environment of cells in tissues. In a preferred embodiment, the cells cultured or co-cultured in the serving unit release a compound which can diffuse through the carrier material and thus escape from the serving unit. For example, the cells can secrete proteins that inhibit the growth and / or proliferation of cancer cells. In this case, the unit dose can be used to treat cancer.
In einem weiteren Aspekt ist die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Freisetzung einer Verbindung in die Umgebung der Portionseinheit offenbart. Die Portionseinheit ist vorzugsweise von einem Fluid, beispielsweise von einem Medium, umgeben, in das die Verbindung aus der Portionseinheit freigesetzt wird. Wie oben beschrieben wird die Verbindung beispielsweise von der Zelle, die in dem Trägermaterial eingebettet ist, freigesetzt und diffundiert durch das Trägermaterial nach außen. In einer anderen Ausführungsform wird eine Lyse der Zelle, die in dem Trägermaterial eingebettet ist, oder des Zellorganells, das in dem Trägermaterial eingebettet ist, durchgeführt. Während der Lyse wird die Membran, die die Zelle oder das Zellorganell umgibt, aufgelöst, so dass der Inhalt der Zelle oder des Zellorganells in dem Trägermaterial freigesetzt wird und durch das Trägermaterial in die Umgebung der Portionseinheit diffundiert. Durch Steuern der Geschwindigkeit, mit der die Zelle oder das Zellorganell lysiert wird, kann die Geschwindigkeit, mit der die Verbindung in die Umgebung der Portionseinheit freigesetzt wird, gesteuert werden. Dies ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung der Verbindung in die Umgebung der Portionseinheit, beispielsweise eine beson- ders langsame Freisetzung. In another aspect, the use of a serving unit according to the invention for releasing a compound into the environment of the serving unit is disclosed. The portion unit is preferably surrounded by a fluid, for example a medium, into which the compound is released from the portion unit. For example, as described above, the compound is released from the cell embedded in the substrate and diffuses outward through the substrate. In another embodiment, lysis of the cell embedded in the support material or of the cell organelle embedded in the support material is performed. During lysis, the membrane surrounding the cell or cell organelle is dissolved so that the contents of the cell or cell organelle are released in the carrier material and diffused through the carrier material into the vicinity of the portion unit. By controlling the rate at which the cell or cell organelle is lysed, the rate at which the compound is released into the vicinity of the portion unit can be controlled. This allows a controlled release of the compound into the environment of the portion unit, for example a particularly slow release.
Für eine schnelle Freisetzung des Inhalts der Zelle oder des Zellorganells in die Umgebung der Portionseinheit kann das Trägermaterial der Portionseinheit während oder nach der Lyse der Zelle oder des Zellorganells abgebaut und/oder in einen fließfähigen Zustand gebracht werden, beispielsweise indem die Portionseinheit der ersten Reaktionsbedingung ausgesetzt wird. In einem weiteren Aspekt ist die Verwendung einer Portionseinheit gemäß der Erfindung zur Freisetzung der Zelle oder des Zellorganells in die Umgebung der Portionseinheit offenbart. Dazu wird das Trägermaterial der Portionseinheit abgebaut und/oder in einen fließfähigen Zustand gebracht, beispielsweise indem die Portionseinheit der ersten Reaktionsbedingung ausgesetzt wird. For rapid release of the contents of the cell or of the cell organelle into the surroundings of the portion unit, the carrier material of the portion unit can be degraded during or after the lysis of the cell or of the cell organelle and / or brought into a flowable state, for example by exposing the portion unit to the first reaction condition becomes. In another aspect, the use of a serving unit according to the invention for releasing the cell or cell organelle into the environment of the serving unit is disclosed. For this purpose, the carrier material of the portion unit is degraded and / or brought into a flowable state, for example by the portion unit of the first reaction condition is suspended.
In einem weiteren Aspekt ist eine Pipettenspitze mit einem zylindrischen Längsende zum Einbringen von Fluid offenbart, wobei das zylindrische Längsende so hoch ist, dass eine vorbestimmte Menge von Fluid in das zylindrische Längsende einbringbar ist. Somit hängt die minimale vorbestimmte Höhe des zylindrische Längsendes von der vorbestimmten Menge des Fluids, das in die Pipettenspitze eingebracht wird, und vom dem Durchmesser des zylindrischen Längsendes ab. In another aspect, there is disclosed a pipette tip having a cylindrical longitudinal end for introducing fluid, wherein the cylindrical longitudinal end is so high that a predetermined amount of fluid can be introduced into the cylindrical longitudinal end. Thus, the minimum predetermined height of the cylindrical longitudinal end depends on the predetermined amount of fluid introduced into the pipette tip and on the diameter of the cylindrical longitudinal end.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Pipettenspitze zylindrisch. In a preferred embodiment, the entire pipette tip is cylindrical.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pipettenspitze eine Einweg- Pipettenspitze. In a preferred embodiment, the pipette tip is a disposable pipette tip.
Beispiele Examples
Beispiel 1 example 1
Es wird eine Portionseinheit aus niedrigschmelzender Aga rose mit Krebszellen, die in der niedrigschmelzenden Agarose eingebettet sind, hergestellt. Dazu werden Krebszellen, die aus einem Lungentumor eines Krebspatienten stammen, als Suspension mit einer Konzentration von 2.000.000 Zellen/ml in einer wässrigen Pufferlösung, die 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCI und 50 mM EDTA enthält, bereitgestellt. Die Zellsuspension wird für 5 Minuten auf 45°C vorgewärmt. Des Weiteren werden 1 ,5 g niedrigschmelzende Agarose in Pulverform in 100 ml einer wässrigen Pufferlösung, die ebenfalls 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCI und 50 mM EDTA enthält, gegeben und für etwa 3 Minuten aufgekocht, um die niedrig- schmelzende Agarose zu lösen. Die Lösung wird dann auf 45°C abgekühlt. 100 μΙ der vorgewärmten Zellsuspension werden mit 100 μΙ der 1 ,5% Agarose bei 45°C gemischt. Das fließfähige Gemisch wird bei einer Temperatur von 45°C gehalten. 100 μΙ des Gemischs werden von einem Pipettierroboter mit einer Flussrate von 50 μΙ/s in eine Pipettenspitze mit einem zylindrischen Längsende zum Einbringen und Ausbringen von Fluid eingesaugt. Das zylindrische Längsende der Pipettenspitze ist so hoch, dass die dem Inneren der Pipettenspitze zugewandte freie Oberfläche der 100 μΙ des Gemischs nicht über das zylindrische Längsende der Pipettenspitze hinaus ragen. Das zylindrische Längsende der Pipettenspitze wird von dem Pipettierroboter für 20 Sekunden in eine vorgekühlte Pufferlösung, die eine Temperatur von 4°C hat, eingetaucht. Dadurch wird das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet. Die Portionseinheit wird von dem Pipettier- roboter aus der Pipettenspitze in ein Mikroreaktionsgefäß, das 500 μΙ Lysepuffer zum Lysieren der Zellen enthält, ausgeblasen. Anschließend wird die Portionseinheit zur Isolierung von hochmolekularer DNA aus den Krebszellen, die in der niedrigschmelzenden Agarose eingebettet sind, verwendet. Beispiel 2 A low melting Aga rose serving unit with cancer cells embedded in the low melting agarose is prepared. For this purpose, cancer cells derived from a lung tumor of a cancer patient are provided as a suspension at a concentration of 2,000,000 cells / ml in an aqueous buffer solution containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA. The cell suspension is preheated to 45 ° C for 5 minutes. Further, 1.5 g low-melting agarose in powder form is added to 100 ml of an aqueous buffer solution also containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA and boiled for about 3 minutes to obtain the low-melting agarose to solve. The solution is then cooled to 45 ° C. 100 μΙ of the prewarmed cell suspension are mixed with 100 μΙ of 1, 5% agarose at 45 ° C. The flowable mixture is maintained at a temperature of 45 ° C. 100 μΙ of the mixture are sucked by a pipetting robot with a flow rate of 50 μΙ / s into a pipette tip with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid. The cylindrical longitudinal end of the pipette tip is so high that the free surface of the 100 μΙ of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip. The cylindrical longitudinal end of the pipette tip is submerged by the pipetting robot for 20 seconds in a pre-cooled buffer solution having a temperature of 4 ° C. As a result, the mixture is solidified, so that the portion unit forms. The portioning unit is blown out of the pipette tip by the pipetting robot into a microreaction vessel containing 500 .mu.l lysis buffer for lysing the cells. Subsequently, the unit portion is used to isolate high molecular weight DNA from the cancer cells embedded in the low melting point agarose. Example 2
Es wird eine Portionseinheit aus niedrigschmelzender Aga rose mit Zellkernen, die in der niedrigschmelzenden Agarose eingebettet sind, hergestellt. Dazu werden Zellkerne, die aus Leukämie-Zellen eines Leukämiepatienten stammen, als Suspension mit einer Konzentration von 4.000.000 Zellkernen/ml in einer wässrigen Pufferlösung, die 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCI und 50 mM EDTA enthält, bereitgestellt. Die Zellkernsuspension wird für 5 Minuten auf 45°C vorgewärmt. Des Weiteren werden 1 ,5 g niedrigschmelzende Agarose in Pulverform in 100 ml einer wässrigen Pufferlösung, die ebenfalls 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCI und 50 mM EDTA enthält, gegeben und für etwa 3 Minuten aufgekocht, um die niedrigschmelzende Agarose zu lösen. Die Lösung wird dann auf 45°C abgekühlt. 00 μΙ der vorgewärmten Zellkernsuspension werden mit 100 μΙ der 1 ,5% Agarose bei 45°C gemischt. Das fließfähige Gemisch wird bei einer Temperatur von 45°C gehalten. 75 μΙ des Gemischs werden von einem Pipettierroboter mit einer Flussrate von 50 μΙ/s in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid eingesaugt. Das Längsende der Pipettenspitze hat die Form eines Kegelstumpfs und die Öffnung hat einen Innendurchmesser von 2 mm. Das Längsende der Pipettenspitze wird von dem Pipet- tierroboter für 10 Sekunden in eine vorgekühlte Pufferlösung, die eine Temperatur von 4°C hat, eingetaucht. Dadurch wird das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet. Die Portionseinheit ist elastisch und wird von dem Pipettier- roboter aus der Pipettenspitze in ein Mikroreaktionsgefäß, das 500 μΙ Lysepuffer zum Lysieren der Zellkerne enthält, ausgeblasen. Während des Ausblasens der Portionseinheit aus der Pipettenspitze verformt sich die Portionseinheit, um die Öffnung der Pipettenspitze zu passieren. Nach dem Ausblasen nimmt die Portionseinheit wieder ihre ursprüngliche Form an und wird zur Isolierung von hochmolekularer DNA aus den Zellkernen, die in der niedrigschmelzenden Agarose ein- gebettet sind, verwendet. A low melting Aga rose serving unit with cell nuclei embedded in the low melting agarose is prepared. For this purpose, nuclei derived from leukemia cells of a leukemia patient are provided as a suspension at a concentration of 4,000,000 cell nuclei / ml in an aqueous buffer solution containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA. The nuclear suspension is preheated to 45 ° C for 5 minutes. Further, 1.5 g of low-melting agarose in powder form is placed in 100 ml of an aqueous buffer solution also containing 10 mM Tris, pH 7.2, 20 mM NaCl and 50 mM EDTA and boiled for about 3 minutes to dissolve the low-melting agarose , The solution is then cooled to 45 ° C. 00 μΙ of the preheated nuclear suspension are mixed with 100 μΙ of 1, 5% agarose at 45 ° C. The flowable mixture is maintained at a temperature of 45 ° C. 75 μΙ of the mixture are sucked by a pipetting robot with a flow rate of 50 μΙ / s into a pipette tip with a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid. The longitudinal end of the pipette tip has the shape of a truncated cone and the opening has an inner diameter of 2 mm. The longitudinal end of the pipette tip is separated from the pipette animal robot for 10 seconds in a pre-cooled buffer solution, which has a temperature of 4 ° C immersed. As a result, the mixture is solidified, so that the portion unit forms. The portioning unit is elastic and is blown out of the pipette tip of the pipetting robot into a microreaction vessel containing 500 μ l lysis buffer for lysing the cell nuclei. As the portioning unit is blown out of the pipette tip, the portioning unit deforms to pass the opening of the pipette tip. After purging, the unit portion returns to its original shape and is used to isolate high molecular weight DNA from the cell nuclei embedded in the low melting agarose.
Beispiel 3 Example 3
Es wird eine Portionseinheit aus Gelatine-Methacrylat mit Krebszellen, die in dem Gelatine-Methacrylat eingebettet sind, hergestellt. Dazu werden Krebszellen, die aus einem Brusttumor einer transgenen Maus stammen, als Suspension mit einer Konzentration von 2.000.000 Zellen/ml bereitgestellt. Die Zellsuspension wird für 5 Minuten auf 4°C vorgekühlt. 100 μΙ der vorgekühlten Zellsuspension werden mit 100 μΙ einer 4°C kalten Lösung von 5% (w/v) Gelatine-Methacrylat in phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) bei 4°C gemischt. Das fließfähige Gemisch wird bei einer Temperatur von 4°C gehalten. 150 μΙ des Gemischs werden in eine Pipettenspitze mit einem zylindrischen Längsende zum Einbringen und Ausbringen von Fluid eingesaugt. Das zylindrische Längsende der Pipettenspitze ist so hoch, dass die dem Inneren der Pipettenspitze zugewandte freie Oberfläche der 150 μΙ des Gemischs nicht über das zylindrische Längsende der Pipettenspitze hinaus ragen. Das zylindrische Längsende der Pipettenspitze wird für 5 Minuten bei 37°C inkubiert. Dadurch wird das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet. Die Portionseinheit wird in eine Zellkulturschale, die 5 ml Zellkulturmedium zur Kultivierung der Zellen enthält, ausgeblasen. Anschließend wird die Portionseinheit zur Kultivierung der Krebszellen, die in dem Gelatine-Methacrylat eingebettet sind, verwendet. Es werden Portionseinheiten mit Agarose oder niedrigschmelzender Agarose als Trägermaterial hergestellt. Die vorbestimmte Menge des Gemischs, die in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Aus- bringen von Fluid eingebracht wird, beträgt jeweils 100 μΙ. Tabelle 1 gibt die Mindestgröße des Innendurchmessers der Öffnung der Pipettenspitze für unterschiedliche Konzentrationen von Aga rose oder niedrigschmelzender Aga rose in dem Gemisch an. Die Konzentration ist als Gewicht pro Volumen (w/v) angegeben. A portion unit of gelatin-methacrylate with cancer cells embedded in the gelatin-methacrylate is prepared. For this purpose, cancer cells derived from a breast tumor of a transgenic mouse are provided as a suspension at a concentration of 2,000,000 cells / ml. The cell suspension is pre-cooled to 4 ° C for 5 minutes. 100 μΙ of the precooled cell suspension are mixed with 100 μΙ of a 4 ° C solution of 5% (w / v) gelatin-methacrylate in phosphate buffered saline (PBS) at 4 ° C. The flowable mixture is kept at a temperature of 4 ° C. 150 μΙ of the mixture is sucked into a pipette tip with a cylindrical longitudinal end for introducing and discharging fluid. The cylindrical longitudinal end of the pipette tip is so high that the free surface of the 150 μΙ of the mixture facing the interior of the pipette tip does not protrude beyond the cylindrical longitudinal end of the pipette tip. The cylindrical longitudinal end of the pipette tip is incubated for 5 minutes at 37 ° C. As a result, the mixture is solidified, so that the portion unit forms. The portion unit is blown into a cell culture dish containing 5 ml of cell culture medium for culturing the cells. Subsequently, the serving unit is used to cultivate the cancer cells embedded in the gelatin-methacrylate. Portion units are prepared with agarose or low-melting agarose as carrier material. The predetermined amount of the mixture, which is introduced into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for introducing and discharging fluid, is in each case 100 .mu.Ι. Table 1 gives the minimum size of the inside diameter of the opening of the pipette tip for different concentrations of Aga rose or low melting Aga rose in the mixture. The concentration is given as weight per volume (w / v).
Tabelle 1 : Table 1 :
Mindestgröße des InnendurchmessersMinimum size of the inside diameter
Konzentration von Agarose oder Concentration of agarose or
der Öffnung der Pipettenspitze zum niedrigschmelzender Agarose in  the opening of the pipette tip to the low melting agarose in
Einbringen und Ausbringen von Fluid dem Gemisch (w/v)  Introduction and application of fluid to the mixture (w / v)
(mm)  (Mm)
0,25 1 ,8 0.25 1, 8
0,5 2,0 0.5 2.0
0,75 2,2 0.75 2.2
1 ,0 2,5 1, 0 2.5
1 ,5 3,0 1, 5 3.0
2,0 3,5 2,0 3,5
2,5 4,0 2.5 4.0
3,0 4,5 3,0 4,5
3,5 5,0 3.5 5.0
4,0 6,0 4.0 6.0

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, das Verfahren umfassend die Schritte: Anspruch [en] A method for producing a portion unit from a gelatinous carrier material having at least one biological cell embedded in the carrier material or at least one cell organelle embedded in the carrier material, the method comprising the steps:
a) Bereitstellen eines fließfähigen, verfestigbaren Gemischs, das das Trägermaterial und die mindestens eine Zelle oder das mindestens eine Zellorganell umfasst, bei einer ersten Reaktionsbedingung, b) Einbringen einer vorbestimmten Menge des Gemischs in eine Pipettenspitze mit einem Längsende mit einer Öffnung zum Einbringen und Ausbringen von Fluid, wobei die Öffnung groß genug ist, um die Portionseinheit durch die Öffnung auszubringen,  a) providing a flowable, solidifiable mixture comprising the support material and the at least one cell or the at least one cell organelle in a first reaction condition; b) introducing a predetermined amount of the mixture into a pipette tip having a longitudinal end with an opening for insertion and removal fluid, wherein the opening is large enough to expose the portion unit through the opening,
c) Verfestigen des Gemischs in der Pipettenspitze durch Inkubieren des Längsendes der Pipettenspitze bei einer zweiten Reaktionsbedingung, bei der sich das Gemisch verfestigt, so dass sich die Portionseinheit bildet, und  c) solidifying the mixture in the pipette tip by incubating the longitudinal end of the pipette tip in a second reaction condition in which the mixture solidifies to form the portion unit, and
d) Ausbringen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze.  d) discharging the portion unit from the pipette tip.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei Schritt b) durch Einsaugen der vorbestimmten Menge des Gemischs in die Pipettenspitze mit Unterdruck erfolgt. 2. The method of claim 1, wherein step b) is carried out by sucking the predetermined amount of the mixture into the pipette tip with negative pressure.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt b) bei einer Flussrate von 1 μΙ/s bis 300 μΙ/s, vorzugsweise von 1 μΙ/s bis 100 μΙ/s erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein step b) takes place at a flow rate of 1 μΙ / s to 300 μΙ / s, preferably from 1 μΙ / s to 100 μΙ / s.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Menge des Gemischs etwa 5 μΙ bis etwa 300 μΙ, vorzugsweise etwa 100 μΙ ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined amount of the mixture is about 5 μΙ to about 300 μΙ, preferably about 100 μΙ.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Schritt d) durch Ausblasen der Portionseinheit aus der Pipettenspitze erfolgt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein step d) is carried out by blowing the portion unit from the pipette tip.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Trägermaterial Agarose, vorzugsweise niedrigschmelzende Agarose umfasst. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the carrier material comprises agarose, preferably low-melting agarose.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Zelle eine tierische Zelle, vorzugsweise eine Säugerzelle, weiter bevorzugt eine humane Zelle ist. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the at least one cell is an animal cell, preferably a mammalian cell, more preferably a human cell.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mindestens eine Zellorganell ein Zellkern oder ein itochondrium, vorzugsweise ein Zellkern ist. 8. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the at least one cell organelle is a cell nucleus or an itochondrium, preferably a cell nucleus.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gemisch weiter Magnetpartikel, die vorzugsweise nicht mit Nukleinsäuren interagieren, umfasst. The method of any one of claims 1 to 8, wherein the mixture further comprises magnetic particles which preferably do not interact with nucleic acids.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei eine mittlere Partikelgröße der Magnetpartikel etwa 10 nm bis etwa 1000 nm, vorzugsweise etwa 50 nm bis etwa 500 nm beträgt. A method according to claim 9, wherein an average particle size of the magnetic particles is about 10 nm to about 1000 nm, preferably about 50 nm to about 500 nm.
11. Portionseinheit aus einem gelartigen Trägermaterial mit mindestens einer biologischen Zelle, die in das Trägermaterial eingebettet ist, oder mindestens einem Zellorganell, das in das Trägermaterial eingebettet ist, erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10. 11. Portion unit of a gelatinous carrier material with at least one biological cell embedded in the carrier material, or at least one cell organelle embedded in the carrier material, obtainable by a method according to one of claims 1 to 10.
12. Verwendung der Portionseinheit gemäß Anspruch 11 zur Isolierung einer Nukleinsäure. 12. Use of the portion unit according to claim 11 for isolating a nucleic acid.
13. Verwendung der Portionseinheit gemäß Anspruch 11 zur Isolierung eines Proteins. 13. Use of the portion unit according to claim 11 for the isolation of a protein.
14. Verwendung der Portionseinheit gemäß Anspruch 11 zur Kultivierung oder Kokultivierung von Zellen. 14. Use of the portion unit according to claim 11 for the cultivation or cocultivation of cells.
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